JP3534048B2 - 空調システム - Google Patents
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Description
り、特に冷熱源と空調機との間を循環する冷媒を一時的
に貯留する冷水槽、温水槽を備えた空調システムに関す
る。 【0002】 【従来の技術】近年、事務所ビルでは多数のOA機器が
導入され、事務所ビルの空調負荷は冷房負荷の占める割
合が大きくなっており、年間冷房を必要とするビルも出
現している。このため、冷房時にエネルギー効率の良い
空調システムが要求されている。 【0003】図3に従来の空調システムの一例を示す。
同図に示すように、従来の空調システムは主として、冷
熱源1、空調機2、2…、冷水槽3及び温水槽4から構
成され、冷水槽3及び温水槽4に冷水が貯留されてい
る。温水槽4に貯留された水は、第1ポンプ5を駆動す
ることによって冷熱源1に供給され、該冷熱源1で7℃
前後に冷却される。この冷水は、冷水槽3に貯留された
後、第2ポンプ6を駆動することによって各空調機2の
冷却コイルに供給され、温水槽4に回収される。各空調
機2は、空調対象領域から吸引したエアを前記冷却コイ
ルの外部に通過させて冷却し、冷却した空調エアを空調
対象空間に戻す。 【0004】各空調機2の吹出口には、空調エアの温度
を検出する温度検出器2Aが設けられ、冷却コイルの供
給口には、冷媒の流量を調節する流量制御弁8が配設さ
れる。そして、温度検出器2A及び流量制御弁8に接続
された制御装置7が、温度検出器2Aの検出値に基づい
て流量制御弁8の開度を調節することによって、空調エ
アを所定の設定温度、例えば15〜16℃に調節する。 【0005】上述した空調システムは、通常、ポンプの
吐出圧を制御する吐出圧制御方式を採用している。即
ち、第2ポンプ6の吐出口に設けた圧力検出計6Aの検
出値に基づいて、コントローラ6Bがインバータ6Cを
制御し、第2ポンプ6の吐出圧を調節する。このとき、
第2ポンプ6の吐出圧は、最大負荷時を想定し、空調機
2が要求する最大量の冷水を搬送できる吐出圧に調節さ
れる。 【0006】ところで、前述した冷水槽3と温水槽4
は、連通管9を介して連通されている。したがって、第
2ポンプ6の吐出量が変動すると、第1ポンプ5と第2
ポンプ6の吐出量の差に応じて、冷水槽3又は温水槽4
内の水が連通管9を介して他方側に流れ、バランスがと
られる。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
空調システムは、温度の異なる冷水槽3内の冷水と温水
槽4内の水とが混合するため、熱エネルギーのロスが大
きく、エネルギー効率が低い欠点があった。また、冷水
槽3内の冷水が温水槽4内に混入した際に、温水槽4内
の水の温度が大きく変動するため、冷熱源1が運転と停
止を頻繁に繰り返し、冷熱源1の負担が大きくなる欠点
があった。 【0008】また、従来の空調システムは、最大負荷時
を想定して制御しているので、部分負荷運転時に冷熱源
1に過剰な水を供給することになり、エネルギー効率が
低くなる欠点があった。 【0009】さらに、従来の空調システムは、空調機2
が要求する最大量の冷水を搬送できる吐出圧で第2ポン
プ6を運転するので、部分負荷運転時に第2ポンプ6が
過大な吐出圧で運転することになり、エネルギーの損失
が大きい欠点があった。 【0010】本発明はこのような事情に鑑みて成された
もので、エネルギー効率の高い空調システムを提供する
ことを目的とする。 【0011】 【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
るために、冷熱源と複数の空調機との間に冷媒を循環さ
せ、前記冷熱源で前記冷媒を冷却するとともに、前記各
空調機で前記冷媒を用いてエアを冷却することにより空
調を行う空調システムにおいて、前記冷熱源で冷却され
た冷媒を貯留する第1槽と、前記各空調機から回収され
た冷媒を貯留する第2槽と、前記第1槽と前記第2槽と
を連通する連通路と、前記連通路を流れる冷媒の流量を
検出する流量検出手段と、前記第2槽から前記冷熱源に
供給する冷媒の流量を調節する供給流量調節手段と、前
記冷熱源に供給される冷媒の流量を検出する供給流量検
出手段と、前記第1槽から前記各空調機に送水する冷媒
の流量を調節する送水流量調節手段と、前記第1槽と前
記各空調機とを連通する流路にそれぞれ設けられた複数
の流量制御弁と、を備え、制御手段は前記流量検出手段
で検出した冷媒の流量が零になるように、前記供給流量
調節手段を制御するとともに、前記供給流量検出手段の
検出値に基づいて前記複数の流量制御弁のうちの少なく
とも一つが全開となるように、前記送水流量調節手段を
調節することを特徴とする。 【0012】本発明によれば、第2槽と第1槽との連通
路を流れる冷媒の流量が零になるように、冷熱源に供給
する冷媒流量を調節するので、温度の異なる第1槽の冷
媒と第2槽の冷媒とが混合せず、エネルギー効率が高
い。また、冷熱源に適切な流量の冷媒を供給するので、
エネルギー効率が向上する。 【0013】 【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係る空調システムの好ましい実施の形態について詳説す
る。 【0014】図1は本実施の形態の空調システム10を
示す概略構成図である。 【0015】同図に示す空調システム10は、冷媒(例
えば水)を冷却する冷熱源12と、冷媒を用いて室内エ
アを冷却する複数台の空調機18、18…との間に冷媒
を循環させることによって室内空調を行う。冷熱源12
は、例えば冷凍機等から成り、冷媒を7℃前後に冷却す
る。一方、空調機18は、冷却した冷媒を冷却コイル1
8A内に通過させるとともに、ファン(図示せず)によ
って室内エアを吸引して前記冷却コイル18Aの外部に
通過させ、15〜16℃に冷却した空調エアを空調対象
空間に供給する。 【0016】また、空調システム10は、冷媒を貯留す
る冷水槽(第1槽に相当)14と温水槽(第2槽に相
当)16とを備えている。冷水槽14には、冷熱源12
で冷却した冷媒が貯留され、温水槽16には、空調機1
8から回収した冷媒が貯留されている。 【0017】温水槽16と冷熱源12とを連通する管路
には、第1ポンプ20と第1流量計22が配設されてお
り、この第1ポンプ20を駆動することによって温水槽
16内の冷媒が冷熱源12に供給される。第1ポンプ2
0には、インバータ24が内蔵され、冷熱源12に供給
する冷媒の流量を調節できる。冷熱源12に供給する冷
媒の流量は、第1流量計22によって検出され、この検
出信号は、後述する制御装置(Diret Digital Controll
er)30に出力される。なお、前記インバータ24は、
制御装置30によって制御される。 【0018】冷熱源12に供給された冷媒は、7℃前後
に冷却された後、冷水槽14に貯留される。冷水槽14
に貯留された冷媒は、第2ポンプ26を駆動することに
よって冷水槽14から取り出され、複数台の空調機1
8、18…に分流して供給される。第2ポンプ26に
は、制御装置30に接続されたインバータ28が内蔵さ
れており、冷水槽14から吐出する冷媒の流量(又は吐
出圧力)を調節できる。第2ポンプ26の吐出口には、
圧力検出器32が設けられ、該圧力検出器32によって
第2ポンプ26の吐出圧力が検出される。制御装置30
は、この検出値に基づいてインバータ28を制御し、第
2ポンプ26の吐出圧力を所定値に調整する。例えば、
制御装置30は、流量計22の検出値と、各流量制御弁
36の開度から、必要な吐出圧力、即ち、各流量制御弁
のうちの少なくとも一つが開度80〜100%で運転で
きるような吐出圧力を演算する。そして、圧力検出器3
2の検出値が演算値になるように、第2ポンプ26のイ
ンバータ28を制御する。これにより、第2ポンプ26
の吐出圧力が必要最低限に抑えられ、第2ポンプ26の
動力を大幅に削減できる。 【0019】空調機18に供給された冷媒は、冷却コイ
ル18Aの内部を通過した際に、冷却コイル18Aの外
部を通過するエアと熱交換して前記エアを冷却する。こ
の冷却エアが室内(不図示)に供給されて空調がなされ
る。 【0020】各空調機18のエア吹出口(又は空調対象
空間)にはそれぞれ、空調エアの温度を検出する温度検
出器34が配設される。また、各空調機18の冷却コイ
ル18Aの供給口には、冷媒の流量を調節する流量制御
弁36が配設される。制御装置30は、温度検出器34
の検出値が所定の設定温度(例えば15〜16℃)にな
るように、流量制御弁36を自動的に開閉する。これに
より、室内が所定の温度に自動空調される。 【0021】空調機18から排出された冷媒は、温水槽
16に集められる。このように、冷媒が冷熱源12、冷
水槽14、空調機18、温水槽16を循環することによ
り、室内空調がなされる。 【0022】ところで、前記冷水槽14と温水槽16
は、連通管38を介して連通されている。したがって、
第1ポンプ20の吐出量と第2ポンプ26の吐出量が異
なった際に、冷水槽14の冷媒貯留量と温水槽16の冷
媒貯留量とに差が生じても、冷媒が連通管38を介して
他方側に流れるので、バランスがとられる。 【0023】連通管38には、冷媒の流量を検出する流
量計40が配設されている。流量計40は制御装置30
に接続され、流量の検出信号を制御装置30に出力す
る。制御装置30は、流量計40の検出値が零になるよ
うに、第1ポンプ20のインバータ24を制御する。 【0024】次に上記の如く構成された空調システム1
0の作用について説明する。 【0025】空調システム10は、制御装置30がイン
バータ24を制御して、冷熱源12に供給される冷媒の
流量を調節することにより、連通管38に冷媒が流れな
いようにしている。したがって、温度の異なる冷水槽1
4内の冷媒と温水槽16内の冷媒とが混合しなくなる。
これにより、冷媒の熱エネルギーのロスが少なくなり、
空調システム10のエネルギー効率を向上させることが
できる。また、冷水槽14内の冷媒が温水槽16内の冷
媒に混入しなくなるので、冷熱源12に供給される冷媒
の温度が安定する。したがって、冷熱源12の運転・停
止の頻度が少なくなり、冷熱源12の運転の省エネ化が
図れる。 【0026】また、空調システム10は、第1ポンプ2
0が適切な流量の冷媒を吐出するので、第1ポンプ20
の動力を大幅に削減することができる。 【0027】また、空調システム10は、各流量制御弁
36のうち一つ以上が開度80〜100%で運転できる
ような第2ポンプ26の吐出圧力に制御しているので、
第2ポンプ26の吐出圧力が必要最低限に抑えられ、第
2ポンプ26の動力を大幅に削減できる。 【0028】なお、上述した実施の形態は、連通管38
を流れる冷媒の流量に基づいて制御を行ったが、冷水槽
14の貯留量と温水槽16の貯留量に基づいて制御を行
ってもよい。例えば、一つの水槽の内部に仕切壁を設け
て冷水槽14と温水槽16を形成した場合、冷水槽14
と温水槽16にそれぞれ液面計を設け、該液面計の検出
値に基づいて第1ポンプ20の吐出量を制御してもよ
い。 【0029】また、第2ポンプ26に必要な吐出圧力の
演算は、各空調機18における温度検出器34の検出
値、及び流量制御弁36の開度と、流量計22の検出値
に基づいて演算してもよい。 【0030】図2は第2の実施の形態の空調システム5
0を示す概略構造図である。 【0031】同図に示すように、各空調機18の冷却コ
イル18Aの吐出口には、それぞれ流量計52が設けら
れている。この流量計52は、空調機18に供給された
冷媒の流量を検出し、該検出値を制御装置30に出力す
る。制御装置30は、この検出値に基づいて、必要最小
の第2ポンプ26の吐出圧力を演算する。そして、圧力
検出器32の検出値がこの演算値になるように、第2ポ
ンプ26のインバータ28を制御する。これにより、第
2ポンプ26の駆動力を必要最小限に抑えることがで
き、第2ポンプ26の動力を削減できる。 【0032】さらに、制御装置30は、流量計52と温
度検出器34の検出値に基づいて、空調エアを所定の温
度に調整するために必要な冷媒の流量を算出する。そし
て、各空調機18の必要流量を加算して、冷熱源12に
供給する冷媒の流量を算出し、該算出値になるように、
第1ポンプ20のインバータ24を制御する。これによ
り、第1ポンプ20の駆動力を必要最小限に抑えること
ができ、第1ポンプ20の動力を削減できる。 【0033】このように第2の実施の形態の空調システ
ム50によれば、各空調機18に流入する冷媒の流量を
検出し、該検出値に基づいて第1ポンプ20と第2ポン
プ26とを制御したので、第1ポンプ20と第2ポンプ
26の動力を削減できる。 【0034】なお、上述した第1、2の実施の形態は、
冷房空調を行う例で説明したが、本発明はこれに限定す
るものではなく、暖房空調を行う空調システムにも適用
することができる。 【0035】 【発明の効果】以上説明したように本発明に係る空調シ
ステムによれば、第1槽と第2槽の連通路を流れる冷媒
の流量が零になるように、冷熱源への冷媒供給量を制御
したので、温度の異なる第1槽の冷媒と第2槽の冷媒が
混合することを防止できるとともに、冷熱源への冷媒供
給量を適切な値に制御することができ、エネルギー効率
を向上させることができる。
を示す概略構造図 【図2】本発明に係る空調システムの第2の実施の形態
を示す概略構造図 【図3】従来装置を示す概略構造図 【符号の説明】 10…空調システム、12…冷熱源、14…冷水槽、1
6…温水槽、18…空調機、20…第1ポンプ、22…
流量計、24…インバータ、26…第2ポンプ、28…
インバータ、30…制御装置、32…圧力検出器、34
…温度検出器、36…流量制御弁、38…連通管、40
…流量計
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】冷熱源と複数の空調機との間に冷媒を循環
させ、前記冷熱源で前記冷媒を冷却するとともに、前記
各空調機で前記冷媒を用いてエアを冷却することにより
空調を行う空調システムにおいて、 前記冷熱源で冷却された冷媒を貯留する第1槽と、 前記各空調機から回収された冷媒を貯留する第2槽と、 前記第1槽と前記第2槽とを連通する連通路と、 前記連通路を流れる冷媒の流量を検出する流量検出手段
と、 前記第2槽から前記冷熱源に供給する冷媒の流量を調節
する供給流量調節手段と、 前記冷熱源に供給される冷媒の流量を検出する供給流量
検出手段と、 前記第1槽から前記各空調機に送水する冷媒の流量を調
節する送水流量調節手段と、 前記第1槽と前記各空調機とを連通する流路にそれぞれ
設けられた複数の流量制御弁と、を備え、 制御手段は前記流量検出手段で検出した冷媒の流量が零
になるように、前記供給流量調節手段を制御するととも
に、前記供給流量検出手段の検出値に基づいて前記複数
の流量制御弁のうちの少なくとも一つが全開となるよう
に、前記送水流量調節手段を調節する ことを特徴とする
空調システム。
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