JP5911675B2 - Air conditioning system operation method, air conditioning system construction method, and air conditioning system - Google Patents
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Description
本発明は、空調システムの運転方法、空調システムの構築方法及び空調システムに関するものである。 The present invention relates to an air conditioning system operating method , an air conditioning system construction method, and an air conditioning system .
従来、図1に示したような、蓄熱槽1とターボ冷凍機2などのセントラル熱源を有する空調システムを採用している建築物3においては、設備更新の際に、図2に示したような、一台の室外機11に対して複数台の室内機12を接続したマルチ空調システム(いわゆる、ビルマルチ方式の空調システム)を単純に導入し、蓄熱槽1の利用を放棄する例が増えている。
Conventionally, in a
しかしながらそのように単純にビルマルチ方式の空調システムを採用すると、折角設置した蓄熱槽1を利用する機会がなくなり、設備が無駄になるばかりでなく、蓄熱調整契約やピーク時間調整契約の恩恵が受けられなくなる。蓄熱調整契約とは、氷蓄熱空調システムなどの運転により昼間時間から夜間時間へ負荷移行できる需要家と電力会社との間で結ばれる電力料金の割引契約であり、またピーク時間調整契約とは、電力需要旺盛期の需要ピーク時に負荷を調整することで割引を受けられる契約である。そこでビルマルチ方式空調システムに設備更新する際に、これまで使用していた蓄熱槽1をそのまま用いてこれを有効に利用することが望まれている。
However, simply adopting a building multi-type air conditioning system in this way eliminates the opportunity to use the
他方、ビルマルチ方式空調システムについては、可能な限り省エネ効果を高めた技術として、室外機と室内機との間を循環する冷媒を、冷却塔からの冷却水で冷却する、いわゆる冷媒サブクールシステムが提案されている(特許文献1、2)。
On the other hand, the building multi-type air conditioning system has a so-called refrigerant subcooling system that cools the refrigerant circulating between the outdoor unit and the indoor unit with the cooling water from the cooling tower as a technology that enhances the energy saving effect as much as possible. It has been proposed (
しかしながら、冷却塔の冷却水の温度は外気湿球温度に依存するため、冷房負荷の高い盛夏の日中には、水温が上昇し、冷媒サブクールシステムの所期の省エネ効果やピークカット効果が得られないおそれがある。そして既述したように、設備更新の際に、従来利用していた蓄熱槽を放棄する点については、たとえこれを非常用の水源や防火水槽に利用するにしても、いわゆる死に水が長期間滞留することになってしまい、藻や昆虫が発生したり、悪臭の原因になったりする。 However, since the temperature of the cooling water in the cooling tower depends on the temperature of the outside air wet bulb, the water temperature rises during the midsummer day when the cooling load is high, and the desired energy saving effect and peak cut effect of the refrigerant subcool system are obtained. There is a risk of not being able to. And as already mentioned, when abandoning a heat storage tank that has been used in the past when renewing equipment, even if it is used as an emergency water source or fire prevention water tank, so-called dead water will remain for a long time. It will stay, causing algae and insects to occur and causing odors.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、蓄熱槽内の水を、中央熱源方式の冷熱源として使用している空調設備を更新してビルマルチ方式空調システムを構築する際にも、既設の蓄熱槽を有効に利用することができ、しかも冷房負荷の高い盛夏においても、外気を利用した省エネ効果の高い空調を実施することを目的としている。 The present invention has been made in view of such points, and also when building a building multi-type air conditioning system by renewing an air-conditioning facility that uses water in a heat storage tank as a cooling source of a central heat source type. The purpose is to carry out air conditioning with high energy-saving effect using outside air even in midsummer where the existing heat storage tank can be used effectively and the cooling load is high.
前記目的を達成するため、本発明は、室外機と室内機の間で冷媒を循環させ、冷凍サイクルを行うことにより建築物内の空調空間を冷房する圧縮膨張方式の空調装置を有する建築物の空調システムにおいて、前記冷媒と前記建築物に設けられた蓄熱槽からの水とを直接熱交換させる冷媒−水熱交換器と、外気を利用して前記蓄熱槽の水を冷却する冷却塔を有し、夜間時には前記蓄熱槽と冷却塔との間で蓄熱槽の水を循環させて蓄熱槽内の水を冷却し、昼間の冷房時には、前記冷媒−水熱交換器により前記蓄熱槽内の水と前記冷媒とを直接熱交換し、前記蓄熱槽の水を夜間に冷却塔に送水するポンプは、昼間において前記蓄熱槽の水を前記冷媒−水熱交換器に送水するポンプと兼用されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention relates to a building having a compression-expansion type air conditioner that circulates a refrigerant between an outdoor unit and an indoor unit and cools an air-conditioned space in the building by performing a refrigeration cycle. The air conditioning system includes a refrigerant-water heat exchanger that directly exchanges heat between the refrigerant and water from the heat storage tank provided in the building, and a cooling tower that cools the water in the heat storage tank using outside air. In the nighttime, the water in the heat storage tank is circulated between the heat storage tank and the cooling tower to cool the water in the heat storage tank, and in the daytime cooling, the water in the heat storage tank is cooled by the refrigerant- water heat exchanger. The pump that directly exchanges heat with the refrigerant and supplies the water in the heat storage tank to the cooling tower at night is also used as a pump that supplies the water in the heat storage tank to the refrigerant-water heat exchanger in the daytime. It is characterized by that.
本発明によれば、夜間時に前記蓄熱槽と冷却塔との間で蓄熱槽の水を循環させて冷却塔によって蓄熱槽内の水を冷却し、この蓄熱槽内の冷却された水を、昼間時の冷房時に、室外機と室内機の間で循環する冷媒と直接熱交換するようにしたので、冷房負荷の高い盛夏の日中であっても、省エネ効果の高い空調を実施することができる。しかもその際に利用する蓄熱槽は、既存の設備のものをそのまま利用することができ、遊休蓄熱槽を効果的に用いることが可能である。しかも蓄熱槽内の水が、冷媒−水熱交換器や冷却塔との間を循環するので、循環時間が1年中、あるいは24時間中でなくとも、藻や昆虫の発生を大きく抑えることができ、また異臭の発生も抑制できる。 According to the present invention, the water in the heat storage tank is circulated between the heat storage tank and the cooling tower at night to cool the water in the heat storage tank by the cooling tower, and the cooled water in the heat storage tank is Since the heat exchange with the refrigerant circulated between the outdoor unit and the indoor unit is performed directly at the time of cooling, air conditioning with high energy-saving effect can be implemented even during midsummer days when the cooling load is high. . And the heat storage tank utilized in that case can use the thing of the existing equipment as it is, and can use an idle heat storage tank effectively. Moreover, since the water in the heat storage tank circulates between the refrigerant-water heat exchanger and the cooling tower, the generation of algae and insects can be greatly suppressed even if the circulation time is not one year or 24 hours. And the generation of off-flavors can be suppressed.
また空調システムを構築する方法としては、蓄熱槽内の水を中央熱源方式の冷熱源として使用している空調設備を更新して、室外機と室内機の間で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行うことにより建築物内の空調空間を冷房する圧縮膨張方式の空調装置と、前記冷媒と前記建築物に設けられた蓄熱槽からの水とを直接熱交換させる冷媒−水熱交換器と、外気を利用して前記蓄熱槽の水を冷却する冷却塔と、を有し、夜間時には前記蓄熱槽と冷却塔との間で蓄熱槽の水を循環させて蓄熱槽内の水を冷却し、昼間の冷房時には前記冷媒−水熱交換器により前記蓄熱槽内の水と前記冷媒とを直接熱交換する、ビルマルチ方式の空調システムを構築する方法であって、前記空調設備の既設の蓄熱槽を前記空調システムの蓄熱槽として用い、前記建築物に室外機を設置し、前記室外機と室内機との間に前記冷媒の配管を施工し、その際、冷媒の循環路に前記冷媒−水熱交換器を設け、前記冷媒−水熱交換器と前記蓄熱槽との間に、水の循環系配管を施工する際には、既設の蓄熱槽に配管されている既設の往管及び既設の還管を使用する、ことを特徴としている。 As a method of building an air conditioning system, the air conditioning equipment that uses the water in the heat storage tank as a cooling source for the central heat source system is renewed, and the refrigerant is circulated between the outdoor unit and the indoor unit to perform the refrigeration cycle. A compression-expansion type air conditioner that cools the air-conditioned space in the building, a refrigerant-water heat exchanger that directly exchanges heat between the refrigerant and water from the heat storage tank provided in the building, and outside air A cooling tower that cools the water in the heat storage tank using water, and cools the water in the heat storage tank by circulating water in the heat storage tank between the heat storage tank and the cooling tower during the daytime. A method of constructing a building multi-type air conditioning system in which heat is directly exchanged between water in the heat storage tank and the refrigerant by the refrigerant-water heat exchanger during cooling, and an existing heat storage tank of the air conditioning equipment is installed. Used as a heat storage tank of the air conditioning system, the building It established the outdoor unit, and applying a pipe of the refrigerant between the outdoor unit and the indoor unit, whereby, the refrigerant in the circulation path of the refrigerant - water heat exchanger provided, the refrigerant - water heat exchanger When water circulation system piping is constructed between the heat storage tanks, existing outgoing pipes and existing return pipes piped to the existing heat storage tanks are used.
本発明によれば、蓄熱槽内の水を、中央熱源方式の冷熱源として使用している空調設備を更新してビルマルチ方式空調システムを構築する際にも、既存設備の蓄熱槽を有効に利用することができ、しかも冷房負荷の高い盛夏においても、外気を利用した省エネ効果の高い空調を実施することが可能である。 According to the present invention, when a building multi-type air conditioning system is constructed by renewing an air-conditioning facility that uses water in a heat-storage tank as a cooling source of a central heat source method, the heat storage tank of an existing facility is effectively used. Even in midsummer with high cooling load, it is possible to carry out air-conditioning with high energy-saving effect using outside air.
以下、本発明の実施の形態について説明すると、実施の形態が対象とする更新前の空調設備は、前記した図1に示した蓄熱槽とセントラル熱源を有する空調システムを採用している。すなわち、この更新前の空調設備は、地下階に蓄熱槽1を有している。蓄熱槽1は、取水槽1aと冷却槽1bとに分割され、仕切壁1cに形成された連通口1dによって両槽は、連通している。冷却槽1bの水は、ポンプで取水され、ターボ冷凍機2において冷媒と熱交換して降温された後、取水槽1aの水面近くに送水される。ターボ冷凍機2の冷媒は、屋外に設置された冷却塔4において冷却された冷却水によって冷却される。
Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described. The air conditioning equipment before the update targeted by the embodiment adopts the air conditioning system having the heat storage tank and the central heat source shown in FIG. That is, the air conditioning facility before the update has the
そして取水槽1a内の冷水(たとえば7℃)は、底部近傍に設置された取水口からポンプ5によって取水され、往管Aを通じて建築物内の各階に設置されている室内機(たとえばファンコイルユニット)12に送水され、これによって冷房運転を実施するようになっている。室内機12のコイルにおいて昇温した水は、還管Bを通じて蓄熱槽1の冷却槽1bへと戻される。
And the cold water (for example, 7 degreeC) in the
またこの既存の空調設備は、暖房運転用にボイラ6を有しており、ボイラによって昇温された温水は、ポンプ7によって各室内機12へと往管Aを通じて供給され、暖房に供された後、還管Bを経由して再びボイラ6へと戻される。なお建築物3の屋上には、還管Bに通ずる膨張タンク8が設置され、配管系の温度変化による水の膨張、収縮を吸収するようになっている。
Moreover, this existing air conditioning equipment has a
このような蓄熱槽1内の水を、中央熱源方式の冷熱源として使用している建築物3の空調設備をビルマルチ方式の空調システムに更新する場合、本実施の形態によれば、蓄熱槽1をそのまま使用することができる。すなわち、まず、通常のビルマルチ方式の空調システムと同様、膨張タンク8が撤去され、たとえば建築物3の屋上に、冷媒の圧縮機を備えた室外機11が所定の台数設置される。この例では、図3に示したように、各階に置かれている膨張弁を備えた室内機群に対して1台の割合で、屋上に設置されている、
When the air conditioning equipment of the
そして各室外機11と各階の室内機12と間で冷媒が循環する配管が施工される。その際、冷媒の循環経路に、冷媒−水熱交換器21が設けられる。
And piping which a refrigerant | coolant circulates between each
他方、既設の蓄熱槽1周りについては、ターボ冷凍機2及び当該ターボ冷凍機2と冷却槽1bとの間の配管が撤去される。またボイラ6及び温水系統の配管、ボイラの煙突等も撤去される。
On the other hand, about the existing
そして冷媒−水熱交換器21と蓄熱槽1の取水槽1aとの間に、水の循環系等の配管が施工される。この場合、既設の蓄熱槽1からの往管A、蓄熱槽1に戻すための還管Bの大部分をそのまま使用することができ、また往管Aを通じて取水槽1a内の冷水を供給するポンプ5もそのまま使用することができる。
And piping, such as a water circulation system, is constructed between the refrigerant-
一方、蓄熱槽1の冷却槽1bと冷却塔4との間には、水の循環配管である取水管23、戻し管24が施工される。この循環配管によって、ポンプ22によって取水された水は、取水管23を通じて冷却塔4に送られ、冷却塔4において降温した水は、戻し管24を通じて再び冷却槽1bの底部付近へと戻される。この場合、冷却塔4は既設のものをそのまま使用してもよいが、より能力の小さい冷却塔に交換してもよい。これによって冷却塔で消費される電力等を軽減させることができる。なお補給水の供給管は、たとえば戻し管24や蓄熱槽1に適宜接続すればよい。
On the other hand, between the
以上の施工により、実施の形態にかかる運転方法を実施するための空調システムが構築される。そしてまず夜間において、蓄熱槽1内の水は、冷却塔4によって冷却されて蓄熱槽1内に貯留される。そして通常の昼間の冷房運転を実施する場合には、室外機11からの冷媒は、減圧膨張前の段階で、冷媒−水熱交換器21において、蓄熱槽1の取水槽1aから取水した、たとえば10℃〜20℃の冷水によって過冷却され、室内機12に供給される。したがって、室内機12では、その分冷房能力が向上し、またいわゆるピークカット効果が得られる。
With the above construction, an air conditioning system for implementing the operation method according to the embodiment is constructed. First, at night, the water in the
発明者らの試算によれば、東京における8月15時における冷却塔によって得られる冷却水の温度は平均29℃であるが、そのように夜間において冷却塔4によって外気を利用して冷却することで、2〜3℃低下させることができる。その結果、冷媒−水熱交換器21による冷媒の事前過冷却によるピークカット効果は、東京の8月の平均気象条件では、21%から27%程度へと向上する。
According to the estimation by the inventors, the temperature of the cooling water obtained by the cooling tower at 15:00 on August 15 in Tokyo is an average of 29 ° C., but the
また冷房能力も12%から19%程度に向上するので、室外機11の容量を、図2の従来の一般的なビルマルチ方式の空調システムよりも小さくすることができ、それに伴って室外機設置スペースや設備費を低減することができる。
Moreover, since the cooling capacity is improved from 12% to about 19%, the capacity of the
そして蓄熱槽1内の水は、夜間において冷却塔4との間で循環し、また昼間においても冷媒−水熱交換器21との間で循環するので、いわゆる死に水となることはなく、藻や昆虫の発生、異臭の発生を抑えることができ、水質管理の手間も省くことが可能である。もちろん蓄熱槽1内の水は、断水時の非常用水源や防火用水源として使用することができる。
And since the water in the
そしてそのように空調システムを構築するにあたっては、既設の蓄熱槽1をそのまま使用することができ、また往管A、還管Bの大部分もそのまま利用することができるから、施工のコストも抑えることができる。
And in constructing such an air conditioning system, the existing
なお夜間において冷却塔4に送水するためのフリーリング用のポンプ22は、昼間において冷媒−水熱交換器21に送水するポンプ5と兼用としてもよい。これによってさらに設備費の低減を図ることができる。また冷却塔4に変えて、空冷式のチラーを設置してもよい。
The
また既設の蓄熱槽1の容量が大きい場合には、その分蓄熱容量が大きいので、たとえば盛夏に入る前の段階から、冷却塔4を作動させて、水温を下げておくいわゆる季間蓄熱することが可能である。
In addition, when the capacity of the existing
本発明は、熱槽内の水を、中央熱源方式の冷熱源として使用している空調設備を更新してビルマルチ方式空調システムを構築する際に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful when building a building multi-type air conditioning system by renewing an air conditioning facility that uses water in a heat tank as a central heat source type cold heat source.
1 蓄熱槽
1a 取水槽
1b 冷却槽
1c 仕切り壁
1d 連通口
2 ターボ冷凍機
3 建築物
4 冷却塔
5、7、22 ポンプ
6 ボイラ
8 膨張タンク
11 室外機
12 室内機
21 冷媒−水熱交換器
23 取水管
24 戻し管
A 往管
B 還管
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記冷媒と前記建築物に設けられた蓄熱槽からの水とを直接熱交換させる冷媒−水熱交換器と、
外気を利用して前記蓄熱槽の水を冷却する冷却塔を有し、
夜間時には前記蓄熱槽と冷却塔との間で蓄熱槽の水を循環させて蓄熱槽内の水を冷却し、
昼間の冷房時には、前記冷媒−水熱交換器により前記蓄熱槽内の水と前記冷媒とを直接熱交換し、
前記蓄熱槽の水を夜間に冷却塔に送水するポンプは、昼間において前記蓄熱槽の水を前記冷媒−水熱交換器に送水するポンプと兼用されている、
ことを特徴とする、空調システムの運転方法。 In a building air conditioning system having a compression / expansion type air conditioner that cools an air-conditioned space in a building by circulating a refrigerant between the outdoor unit and the indoor unit and performing a refrigeration cycle,
A refrigerant-water heat exchanger that directly exchanges heat between the refrigerant and water from a heat storage tank provided in the building;
A cooling tower that cools the water in the heat storage tank using outside air;
During the night, the water in the heat storage tank is circulated between the heat storage tank and the cooling tower to cool the water in the heat storage tank,
During daytime cooling, the refrigerant-water heat exchanger directly exchanges heat between the water in the heat storage tank and the refrigerant,
The pump that supplies the water in the heat storage tank to the cooling tower at night is also used as a pump that supplies the water in the heat storage tank to the refrigerant-water heat exchanger in the daytime.
A method for operating an air conditioning system.
前記空調設備の既設の蓄熱槽を前記空調システムの蓄熱槽として用い、
前記建築物に室外機を設置し、
前記室外機と室内機との間に前記冷媒の配管を施工し、その際、冷媒の循環路に前記冷媒−水熱交換器を設け、
前記冷媒−水熱交換器と前記蓄熱槽との間に、水の循環系配管を施工する際には、既設の蓄熱槽に配管されている既設の往管及び既設の還管を使用する、
ことを特徴とする、空調システムの構築方法。 Renewing the air conditioning equipment that uses water in the heat storage tank as a cooling source for the central heat source system, and circulating the refrigerant between the outdoor unit and the indoor unit to perform the refrigeration cycle, the air conditioning space in the building The air conditioner of the compression / expansion method for cooling, the refrigerant-water heat exchanger that directly exchanges heat between the refrigerant and the water from the heat storage tank provided in the building, and the water in the heat storage tank using outside air. A cooling tower that cools, and cools the water in the heat storage tank by circulating water in the heat storage tank between the heat storage tank and the cooling tower at night, and the refrigerant-water heat exchanger during the daytime cooling. A method of constructing a building multi-type air conditioning system that directly exchanges heat between the water in the heat storage tank and the refrigerant,
Using an existing heat storage tank of the air conditioning equipment as a heat storage tank of the air conditioning system,
An outdoor unit is installed in the building,
The refrigerant pipe is constructed between the outdoor unit and the indoor unit, and at that time, the refrigerant- water heat exchanger is provided in the refrigerant circulation path,
When constructing a water circulation system pipe between the refrigerant-water heat exchanger and the heat storage tank, use an existing forward pipe and an existing return pipe piped to an existing heat storage tank,
The construction method of the air-conditioning system characterized by the above-mentioned.
前記冷媒と前記建築物に設けられた蓄熱槽からの水とを直接熱交換させる冷媒−水熱交換器と、
外気を利用して前記蓄熱槽の水を冷却する冷却塔を有し、
夜間時には前記蓄熱槽と冷却塔との間で蓄熱槽の水を循環させて蓄熱槽内の水を冷却し、昼間の冷房時には、前記冷媒−水熱交換器により前記蓄熱槽内の水と前記冷媒とを直接熱交換するように構成され、
前記蓄熱槽の水を夜間に冷却塔に送水するポンプは、昼間において前記蓄熱槽の水を前記冷媒−水熱交換器に送水するポンプと兼用されている、ことを特徴とする、空調システム。 A building air conditioning system having a compression / expansion type air conditioner that circulates a refrigerant between an outdoor unit and an indoor unit and cools an air-conditioned space in the building by performing a refrigeration cycle,
A refrigerant-water heat exchanger that directly exchanges heat between the refrigerant and water from a heat storage tank provided in the building;
A cooling tower that cools the water in the heat storage tank using outside air;
During the night, the water in the heat storage tank is circulated between the heat storage tank and the cooling tower to cool the water in the heat storage tank, and during the daytime cooling, the refrigerant-water heat exchanger and the water in the heat storage tank are It is configured to exchange heat directly with the refrigerant,
The air conditioning system characterized in that the pump for feeding the water in the heat storage tank to the cooling tower at night is also used as the pump for feeding the water in the heat storage tank to the refrigerant-water heat exchanger in the daytime.
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