JP6074651B2

JP6074651B2 - 全熱交換型換気装置

Info

Publication number: JP6074651B2
Application number: JP2012187176A
Authority: JP
Inventors: 吉彦高山
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: JP2014044011A

Description

本発明は、主にオフィスビルや工場に設置され、複数台設置された空調機の省エネルギーのために使用される全熱交換器型の換気装置に関するものである。

従来、この種の全熱交換型換気装置は、空調機に一体化され、室内温度や、外気導入の際の外気の温度を計測するためのセンサーを備え、室内と室外の温度を計測することで、省エネルギーの効果を得ようとするような空気調和装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

以下、その全熱交換型換気装置の一例について図を参照しながら説明する。

特許文献１について、図５に示すように、空気調和機１００と、この空気調和機に一体にされた全熱交換機２００とを備える空気調和機において、空気調和機１００の運転開始時に、予め設定された設定温度と室内温度との温度差が所定の値以上である場合に全熱交換機を停止、又は風量を減少させ、空調優先の運転が行われ、室温の立ち上がりが早くなり、換気を行う場合に比べて空調性を向上させることができるものである。

特開平１０−２７４４２５号公報

このような従来の全熱交換型換気装置においては、空調機の運転開始時にのみ室内温度と室内温度設定値の条件を比較し、空調機優先の運転が行われるため、全熱交換型換気装置および、空調機が停止している場合に空調負荷増大には対応できない、という課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、全熱交換型換気装置は停止状態においても、定時的に室外温度、室内温度をサンプリング測定し温度情報を取得することにより、空調機と熱交換型の換気装置を別々に設置しても、換気装置を単独で運転することにより空調機の立ち上がり時以外においても、確実に外気の導入量を減少し、空調機に省エネルギーの効果をもたらすことができる全熱交換型換気装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、ダンパーの切換え、ファンモータの運転、停止を制御する制御部を備え、この制御部は、本体が停止後一定時間が経過した後、自動的に本体を短時間運転させ、本体内に備えた室外温度、室内温度の検出手段により情報を得た室外と室内の温度差を判断し、夏期において室内温度＞室外温度、または冬期において室内温度＜室外温度の場合に、ダンパーをバイパス換気に切換え、外気を室内に直接取り入れることにより室内空調機負荷を低減可能としたこととしたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、本体停止中においても、定時的に室外温度、室内温度をサンプリング測定をし、室外温度・室内温度情報を得て温度差を判断することにより、熱交換しないバイパス換気を行い外気による室内空調機の負荷を低減させる運転を行うかを判定でき、判
定の結果バイパス換気を行うことにより空調負荷低減させることができる、という効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の全熱交型換気装置の構成を示す図同全熱交型換気装置のバイパス換気運転の制御動作を示す図同全熱交型換気装置のバイパス換気運転のファン回転数を制御する制御動作を示す図本発明の実施の形態２の全熱交型換気装置の構成を示す図従来の全熱交換器一体型の空気調和装置の構成を示す図

本発明に係る全熱交換型換気装置は、家室内の空気と屋外の空気を換気する際に熱交換するための全熱交換素子と、屋外の空気を室内に取り入れるための給気ファンモータと、室内の空気を屋外に排出するための排気ファンモータと、熱交換換気と熱交換せず外気を直接取り入れるバイパス換気を切り替えるダンパーを備えた全熱交換型換気装置において、前記ダンパーの切換え、前記ファンモータの運転、停止を制御する制御部を備え、この制御部は、本体の停止後一定時間が経過した後、自動的に本体を短時間運転させ、本体内に備えた室外温度、室内温度の検出手段により情報を得た室外と室内の温度差を判断し、夏期において室内温度＞室外温度、または冬期において室内温度＜室外温度の場合に、ダンパーを前記バイパス換気に切換え、外気を室内に直接取り入れることにより室内空調機負荷を低減可能とした、という構成を有する。これにより、本体停止中においても、定時的に室外温度、室内温度をサンプリング測定し、室外温度・室内温度情報を得て温度差を判断する。この判断に基づいて、熱交換しないバイパス換気を行い外気による室内空調機の負荷を低減させる運転を行うかを判定でき、その結果バイパス換気を行うことにより空調負荷低減を行うことができる、という効果を奏する。

また、制御部は、室外温度と室内温度の温度差が予め定められた温度差以上であるとの情報を得た場合に、給気ファンモータの回転数を増加させ、排気ファンモータの回転数を減少させる、という構成にしてもよい。これにより、給気ファンモータの回転数を増加させ、排気ファンモータの回転数を減少させることにより、給気風量を排気風量よりも多く取り入れることが出来きることとなるので、短時間で外気を利用した、空調負荷低減効果を得ることができる、という効果を奏する。

また、制御部は、室内のＣＯ₂濃度を検知するＣＯ₂センサーを備え、予め定められたＣＯ₂濃度よりも小さい場合には、給気ファンモータの回転数を増加させ、排気ファンモー
タの回転数を減少させる、という構成にしてもよい。これにより、ＣＯ₂センサーにより
、室内のＣＯ₂濃度を検知し、規定値以下であれば、必要換気量を判断し、排気風量を減
少させ、給気量を増加させてることが出来ることとなるので、必要換気量を確保しながら、短時間で外気を利用した空調負荷低減効果を得ることができる、という効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態の全熱交換型換気装置の構成を示す図である。

本実施の形態の全熱交換型換気装置１は、建物の室内１１の天井裏１０などに設置される。その本体内には、室内の空気と屋外の空気を熱交換するための全熱交換素子４と、屋外の空気を室内に取り入れるための給気ファンモータ３と室内の空気を屋外へ排出するための排気ファンモータ２を備えている。全熱交換型換気装置１は、屋外の給気口（図示せ
ず）からダクトを介して、屋外の新鮮な空気を外気取入口２４から取り入れる。また、室内の汚れた空気は、室内の排気口２５から吸い込まれ、ダクトを介して室内空気取入口２１から全熱交換型換気装置１内に取り入れられる（場合によっては、ダクトを介さず全熱交換型換気装置１本体の室内空気取入口２１に直接吸い込まれる）。そして、室内の汚れた空気を排出する際、空調機７で温度調節された室内空気の全熱と、空調機７の負荷となる屋外空気の全熱を交換することで、新鮮な空気を取り入れながら空調機７の熱処理負荷を減少させる構成になっている。熱交換後の屋外空気は、室内給気口２２から室内１１へ供給される。熱交換後の室内空気は、屋外排気口２３から屋外へ排出される。一方、同じ天井裏１０には、室内の温度を調節するため、前述の空調機７が別途設置されている。空調機７は、室内で発生する熱負荷と換気の為に取り入れる外気の熱負荷を目的の設定温度に調節するため、電力を消費している。制御部５は、空調機７の室外温度、室内温度の情報を得るための検出手段６を備えている。また、全熱交換型換気装置１の室内空気取入口２１部分には、熱交換換気ダンパー１３とバイパス換気ダンパー１２を切り替えるダンパーモータ１４が設けられている。さらに、本体内には、給気ファンモータ３及び、排気ファンモータ２が設けられている。制御部５は、ダンパーモータ１４、給気ファンモータ３及び、排気ファンモータ２の運転、停止及び、各ファンモータの速度を強、中、弱などに切り替える制御を行なう。

上記構成によって、制御部５は、室外温度センサー８の出力（室外温度）、室内温度センサー９の出力（室内温度）に応じて、熱交換換気Ａとバイパス換気Ｂを切り替える。すなわち、熱交換換気Ａを行う場合、バイパス換気ダンパー１２を開け、熱交換換気ダンパー１３を閉じるようにダンパーモータ１４を切り替える。バイパス換気Ｂを行う場合、バイパス換気ダンパー１２を閉じ、熱交換換気ダンパー１３を開けるようにダンパーモータ１４を切り替える。そして、それぞれの場合に適するよう、給気ファンモータ３、排気ファンモータ２の運転・停止・速度切替を行い、外気の取り入れを制御することで空調機７の消費電力を削減することができる全熱交換型換気装置１となる。

以下に、冷房時における室外温度、室内温度変化とダンパー、給気ファンモータ３、排気ファンモータ２の動作について図２を用いて説明する。チャートの横軸には時間を、チャートの縦軸には例えば、冷房時において、空調機を停止した後の室外温度と室内温度の変化とダンパーモータ１４の位置、全熱交換型換気装置１の給気ファンモータ３、排気ファンモータ２の回転数を示す。ここで、ダンパーモータ１４が「バイパス換気」の位置にあるときとは、バイパス換気ダンパー１２を閉じ、熱交換換気ダンパー１３を開けている状態、すなわち、「バイパス換気運転」である。ダンパーモータ１４が「熱交換換気」の位置にあるときとは、バイパス換気ダンパー１２を開け、熱交換換気ダンパー１３を閉じている状態、すなわち、「熱交換換気運転」である。

図２のチャートの左端の時間は、全熱交換型換気装置１が、熱交換換気運転、あるいは、バイパス換気運転を終了し、給気ファンモータ３、排気ファンモータ２が停止した時刻である。

全熱交換型換気装置１が熱交換換気運転、あるいは、バイパス換気運転を停止した後、予め定められた設定時間Ｔ１を超えると、制御部５は、ダンパーモータ１４をバイパス換気の位置に切り替え、給気ファンモータ３、排気ファンモータ２を時間Ｔ２まで運転させる（バイパス換気運転）。そして、室外温度と室内温度の情報を処理し、室外が室内よりも低温、すなわち、室外温度＜室内温度の場合には、そのままバイパス換気運転を継続し、室内に外気を導入する。このようにして、室内の温度を温度の低い外気温度に近づけることができ、室外温度と室内温度の差がなくなった時刻ｔ３で全熱交換型換気装置１のバイパス換気運転を停止させる。上記のように制御すると、空調機７の運転開始時の熱処理負荷を削減することができ、空調機７の消費電力を削減することができるという効果が得
られる。

図３は、図２に対し、予め定められた時間Ｔ１の設定値を超えると、給気風量を排気風量よりも多くする運転、すなわち、「給気ファンモータ３の回転数」＞「排気ファンモータ２の回転数」となるように、制御部５は、各ファンモータの回転数を制御する。このように制御すると、温度の低い室外空気をより多く取り込むことにより短時間で室内温度を下げることができ、室外の新鮮な空気を取り込みながら空調機７の消費電力を削減することができるという効果が得られる。

なお、時間Ｔ１とは、全熱交換型換気装置１の熱交換換気運転（あるいは、バイパス換気運転）が終了してから所定の時間が経過したときを指している。また、時間Ｔ２とは、バイパス換気運転を開始してから所定の時間が経過したときを指している。

また、バイパス換気運転を停止する条件「室外温度と室内温度の差がなくなった」とは、予め設定した所定の温度差よりも、室外温度と室内温度の差が小さくなったとき、を指している。

また、図２，３では、室内が冷房負荷となるような時期（夏期、中間期）を例にして説明した。室内が暖房負荷となるような冬期には、室外温度と室内温度の情報を処理する際、室外が室内よりも高温、すなわち、室外温度＞室内温度の場合に、バイパス換気運転を行うようにする。

なお、本実施の形態では、バイパス換気ダンパー１２と熱交換換気ダンパー１３をダンパーモータ１４で動作させる構成としたが、１つのダンパーでバイパス換気と熱交換換気を切り替える構成としてもよい。

（実施形態２）
次に図４を用いて第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態における制御部５は室内の二酸化炭素濃度（ＣＯ₂濃度）を計測する二酸化炭素センサー１５を備えて
いる。制御部５は、二酸化炭素センサー１５により計測した室内の二酸化炭素濃度が例えば５００ｐｐｍ以下などの、換気を停止しても良いと判断した場合にのみ全熱交換型換気装置１の換気量を減少させるように制御する。このようにして、室内の二酸化炭素の濃度を重視した換気を行うことができ、空気の清浄度を重視した、省エネルギー運転を提供できるという効果が得られる。

本発明にかかわる全熱交換型換気装置は、夏場の空調電力ピーク時において、空調機の消費電力を確実に削減することに有用である。

１全熱交換型換気装置
２排気ファンモータ
３給気ファンモータ
４全熱交換素子
５制御部
６検出手段
７空調機
８室外温度センサー
９室内温度センサー
１０天井裏
１１室内
１２バイパス換気ダンパー
１３熱交換換気ダンパー
１４ダンパーモータ
１５二酸化炭素センサー

Claims

室内の空気と屋外の空気を換気する際に熱交換するための全熱交換素子と、
屋外の空気を室内に取り入れるための給気ファンモータと、
室内の空気を屋外に排出するための排気ファンモータと、
熱交換換気運転と熱交換せず外気を直接取り入れるバイパス換気運転を切り替えるダンパーを備えた全熱交換型換気装置において、
前記ダンパーの切換え、前記ファンモータの運転、停止を制御する制御部を備え、
前記制御部は、本体が停止後一定時間が経過した後、自動的に本体を短時間運転させ、本体内に備えた室外温度、室内温度の検出手段により情報を得た室外と室内の温度差を判断し、夏期において室内温度＞室外温度、または冬期において室内温度＜室外温度の場合に、ダンパーを前記バイパス換気運転に切換え、外気を室内に直接取り入れ、その後、室外温度と室内温度の差がなくなった場合に前記バイパス換気運転を停止させることを特徴とした全熱交換型換気装置。
制御部は、室外温度と室内温度の温度差が予め定められた温度差以上であるとの情報を得た場合に、給気ファンモータの回転数を増加させ、排気ファンモータの回転数を減少させることを特徴とした請求項１の全熱交換型換気装置。
制御部は、室内のＣＯ₂濃度を検知するＣＯ₂センサーを備え、予め定められたＣＯ₂濃度よりも小さい場合には、排気ファンモータの回転数を減少させることを特徴とした請求項１の全熱交換型換気装置。