JP6471203B1 - 厨房換気システムおよびその方法 - Google Patents
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Abstract
Description
既に一般事務所などでは、外気量を増減させる省エネルギーの空気調和システムを運用されているが、テナントビル内にある多くの厨房の個々の事情も考慮した上で同じような制御ができれば大幅な省エネ効果が期待できる。
すなわち、通常の換気運転では省エネルギーを図るように適切な換気能力にすることを第1とする厨房換気システムであるが、火気を扱う厨房では一般事務所で発生確率の低い一酸化炭素発生の危険性を伴う。そこで、異常事態を検知した場合にはただちに換気能力の最大化を図り、安全を第1にするように、省エネルギーと安全性の向上を含む多機能な厨房換気システムが望ましい。
複数の厨房に設けた複数の排気フードと、その排気フードに接続される複数の枝ダクトと、前記複数の枝ダクトを合流させて接続する集合ダクトと、その集合ダクトに連通する下流ダクトと、排気ファンとで構成する排気経路を有する厨房換気システムにおいて、
前記枝ダクトの通気部分に設けた排気温度センサーと、
前記集合ダクトの通気部分に設け、風量計測要素および風量制御要素を内蔵する可変風量装置と、
前記複数の厨房に設けた室内温度センサーと、
室内一酸化炭素濃度センサーおよび、または室内酸素濃度センサーと、
前記下流ダクトの通気部分に設け、全ての集合ダクトの排気を行う前記排気ファンと、
を備え、
前記排気温度センサーと前記室内温度センサーとで検出した両温度の温度偏差に基づいて排気風量を増減する風量制御を行う前記可変風量装置であり、
前記風量制御を行う前の制御前排気風量と、前記風量制御を行った後の制御後排気風量との差が、目標とする風量削減量に近付くように、前記温度偏差と前記排気風量との関係を自動探索する風量制御プロセスを含み、前記制御後排気風量を時間経過と共に前記可変風量装置で可変する前記自動探索を行う通常制御運転と、
一酸化炭素濃度あるいは酸素濃度の異常を検出した場合に、前記可変風量装置を最大風量に切り替えると共に、前記排気ファンに向けて排気要求風量を増加させる安全優先運転と、
これら通常制御運転および安全優先運転の切り替えが可能な構成を特徴とする厨房換気システムである。
複数の厨房に設けた複数の排気フードと、その排気フードに接続される複数の枝ダクトと、前記複数の枝ダクトを合流させて接続する集合ダクトと、その集合ダクトに連通する下流ダクトと、排気ファンとで構成する排気経路を有する厨房換気方法において、
前記枝ダクトの通気部分に設けた排気温度センサーと、
前記集合ダクトの通気部分に設け、風量計測要素および風量制御要素を内蔵する可変風量装置と、
前記複数の厨房に設けた室内温度センサーと、
室内一酸化炭素濃度センサーおよび、または室内酸素濃度センサーと、
前記下流ダクトの通気部分に設け、全ての集合ダクトの排気を行う前記排気ファンと、
を備え、
前記排気温度センサーと前記室内温度センサーとで検出した両温度の温度偏差に基づいて排気風量を増減する風量制御を行う前記可変風量装置とを設け、
前記風量制御を行う前の制御前排気風量と、前記風量制御を行った後の制御後排気風量との差が、目標とする風量削減量に近付くように、前記温度偏差と前記排気風量との関係を自動探索する風量制御プロセスを含み、前記制御後排気風量を時間経過と共に前記可変風量装置で可変する前記自動探索を行う通常制御運転を行うか、
あるいは、
一酸化炭素濃度あるいは酸素濃度の異常を検出した場合に、前記可変風量装置を最大風量に切り替えると共に、前記排気ファンに向けて排気要求風量を増加させる安全優先運転を行い、前記異常の非検出に従い再び前記通常制御運転に切り替えることを特徴とする厨房換気方法である。
前記厨房に外気を給気する吹出口と、この吹出口を設けた枝ダクトに接続される集合ダクトと、この集合ダクトの通気部内に風量計測要素および風量制御要素を内蔵する可変風量装置と、前記集合ダクトに連通する上流ダクトと、その上流ダクトに設けた給気ファンまたは前記給気ファンを含む外調機とを設けて、
厨房内外の圧力バランスを維持するように、前記可変風量装置と前記給気ファンまたは前記排気ファンの回転を制御することを上記の厨房換気方法に加えた手段である。
図1は本発明のシステム構成(100)を示し、例としてテナントビルの2階(2F)に区分けした3つの厨房(2、3、4)を示している。各厨房には室温センサー(50、51、52)、一酸化炭素(CO)濃度センサー(53、54、55)、センサーおよび制御機器の入出力信号を中継するI/O盤(60、61、62)、および排気フード(5、6、7、8)が備えてある。なお、一酸化炭素(CO)濃度センサー(53、54、55)に加え、あるいはこれを換えて、酸素濃度センサーや煙感知センサー等の異常検出センサーを設けることもできる。
(1)設定値を定め、それとの関係で風量を調整する点、
(2)設定値は、ダクト内温度と室温偏差のデータを得たうえ、それに基づいて決定される点、
(3)前述の段落番号0036により、風量の削減率を予め設定する点、
(4)厨房における機器発熱量の変化を捉える手段として、ダクト内温度と室温の差を利用する点、
(5)前述段落番号0044で説明したように最小風量を管理する点、
(6)実際の風量調整において、設定値との温度差が最大のフードを優先する点、
(7)一酸化炭素濃度等の異常に対応するシステムを構成した点。
上記第1実施例では一酸化炭素濃度の異常検知の場合のシステム動作を説明したが、本発明のシステム動作はそのような異常検知を含め各種の異常にも対処しおり、その例をまとめて以下、第2の実施例として挙げる。
(I)室温センサーの検出温度が設定値を超えた場合には強制全開信号を該当する可変風量装置に送信してダンパの最大開度にして、検出温度が設定値未満に低下した後に正常動作に戻す。この際のサーモスタットの動作温度および復帰温度のディファレンシャルは厨房使用者の設定で定まる。
(II)煙を感知した場合は強制全開信号を該当する可変風量装置に送信して、警報解除後も一定時間後に通常制御制御に復帰する。
(III)一酸化炭素濃度は検出した時点で強制全開信号を最近接の可変風量装置の強制全開信号を出し、その濃度が危険水準として判断した時点で警報を発する指令にする。当初の検出値以下になった時点で通常制御動作に復帰する。
(IV)酸素濃度についても上記(III)の判断と同様に動作させる。
(V)可変風量装置の故障判断としてダンパ開度が固着した場合等に警報を指令する。
上記実施例の実証実験を行った。厨房面積94平方メートル、熱源DHC、外気処理空調機冷却能力94.3kW、加熱能力199.6kW、外気処理空調機ファン風量32900立方メートル毎時、空調機モータ容量18.5kW(INV)、排気ファン風量32500立方メートル毎時、排気ファンモータ容量15kW(INV)、以上の設備条件として、厨房稼働時間は朝9時から深夜0時で通年運転の実験を行い、下記結果を得た。
縦軸は換気100%時(140)と本発明の換気制御運転時とを比較した熱源およびファンに掛る使用エネルギー量を示すものである。図10の左側は換気100%時であり熱源分として1182ギガジュール、ファン分として833ギガジュールで合計約2000ギガジュールとすると、本発明の換気制御運転時では、熱源分が838ギガジュールになり、ファン分が514ギガジュール、合計約1300ギガジュールに減り、すなわち33%の年間1次エネルギー使用量の削減になる。
よって、厨房換気最適制御システムを導入することで、給排気ファンの消費電力を削減できるだけでなく、外気を冷却・加熱する空調エネルギーも大幅に削減できる。
厨房で1年間にわたり実験を行った検証の結果、一次エネルギーとランニングコストを年間で約30%削減することができた。また、試作実験によれば、厨房室内の温熱環境や空気質についても実用上の欠点になる問題は見だされていない。加えて、本発明を実施しても単純投資回収年数は5年以下が可能であることを実証した。
(1)本発明による厨房換気システム(図1)は、従来システム(図12)の構成機器に対して、置き換えたり容易に付加することで構築でき、新築および改修物件の両方に適用できる。
(2)本発明による排気量および外気の給気量の可変により、ファン動力と共に外気の温湿度調整に係るエネルギーを大幅に削減できる。実測の結果、夏はランチ終了後に、冬はディナー終了後に外気処理負荷をより多く削減できる。(図8、図9)
(3)実際に複合用途テナントビルにある複数の厨房で1年間の導入効果を確認したところ、常時一定量の排気(排気100%)の運用に対して本発明による厨房換気システムの運用は、1次エネルギーおよびランニングコスト共に約30%の削減が可能であること実証した(図10、図11)。
5、6、7、8・・・排気フード
9a、9b、9c、9d、70、71、72、73・・・枝ダクト
10a、10b、10c、10d、21、22、23、24・・・集合ダクト
11a、11b、11c、11d、34a、34b、34c・・・モーターダンパ
12・・・排気ダクト
13・・・排気ファン
14、15、16、17・・・熱温風、排気風
30・・・外気
31・・・往還路
32・・・外調機
33・・・給気ダクト
36a、36b、36c・・・給気口、吹出口
40・・・排気ファン用インバーター
41・・・外調機用インバーター
42・・・制御盤
50、51、52・・・室温センサー
53、54、55・・・一酸化炭素(CO)濃度センサー
60、61、62・・・I/O盤
74、75、76、77・・・ダクト内温度センサー
80、81、82、83、85、86、87・・・可変風量装置
90・・・厨房換気制御盤
92・・・センサー信号ライン
94・・・可変風量装置のダンパ駆動および風量センサーおよび制御ライン
96・・・信号ライン
97・・・インバーター制御ライン
98・・・サーバライン
101・・・サーバ
120・・・夏の電力消費量の外部負荷
122・・・夏の消費量ピーク帯
130・・・冬の電力消費量の外部負荷
132・・・冬の消費量ピーク帯
140・・・100%商用運転時の厨房給気風量
150a〜150r・・・本発明の厨房換気システムを適用した時刻毎厨房給気風量
152・・・昼のランチ時間帯
154・・・ランチ後の時間帯
156・・・夏場の外気負荷ピーク時の風量削減
158・・・夜のディナー時間帯
160・・・ディナー後の時間帯
162・・・冬場の外気負荷ピーク時の風量削減
Claims (2)
- 複数の厨房に設けた複数の排気フードと、その排気フードに接続される複数の枝ダクトと、前記複数の枝ダクトを合流させて接続する集合ダクトと、その集合ダクトに連通する下流ダクトと、排気ファンとで構成する排気経路を有する厨房換気システムにおいて、
前記枝ダクトの通気部分に設けた排気温度センサーと、
前記集合ダクトの通気部分に設け、風量計測要素および風量制御要素を内蔵する可変風量装置と、
前記複数の厨房に設けた室内温度センサーと、
室内一酸化炭素濃度センサーおよび、または室内酸素濃度センサーと、
前記下流ダクトの通気部分に設け、全ての集合ダクトの排気を行う前記排気ファンと、
を備え、
前記排気温度センサーと前記室内温度センサーとで検出した両温度の温度偏差に基づいて排気風量を増減する風量制御を行う前記可変風量装置であり、
前記風量制御を行う前の制御前排気風量と、前記風量制御を行った後の制御後排気風量との差が、目標とする風量削減量に近付くように、前記温度偏差と前記排気風量との関係を自動探索する風量制御プロセスを含み、前記制御後排気風量を時間経過と共に前記可変風量装置で可変する前記自動探索を行う通常制御運転と、
一酸化炭素濃度あるいは酸素濃度の異常を検出した場合に、前記可変風量装置を最大風量に切り替えると共に、前記排気ファンに向けて排気要求風量を増加させる安全優先運転と、
これら通常制御運転および安全優先運転の切り替えが可能な構成を特徴とする厨房換気システム。
- 複数の厨房に設けた複数の排気フードと、その排気フードに接続される複数の枝ダクトと、前記複数の枝ダクトを合流させて接続する集合ダクトと、その集合ダクトに連通する下流ダクトと、排気ファンとで構成する排気経路を有する厨房換気方法において、
前記枝ダクトの通気部分に設けた排気温度センサーと、
前記集合ダクトの通気部分に設け、風量計測要素および風量制御要素を内蔵する可変風量装置と、
前記複数の厨房に設けた室内温度センサーと、
室内一酸化炭素濃度センサーおよび、または室内酸素濃度センサーと、
前記下流ダクトの通気部分に設け、全ての集合ダクトの排気を行う前記排気ファンと、
を備え、
前記排気温度センサーと前記室内温度センサーとで検出した両温度の温度偏差に基づいて排気風量を増減する風量制御を行う前記可変風量装置とを設け、
前記風量制御を行う前の制御前排気風量と、前記風量制御を行った後の制御後排気風量との差が、目標とする風量削減量に近付くように、前記温度偏差と前記排気風量との関係を自動探索する風量制御プロセスを含み、前記制御後排気風量を時間経過と共に前記可変風量装置で可変する前記自動探索を行う通常制御運転を行うか、
あるいは、
一酸化炭素濃度あるいは酸素濃度の異常を検出した場合に、前記可変風量装置を最大風量に切り替えると共に、前記排気ファンに向けて排気要求風量を増加させる安全優先運転を行い、
前記異常の非検出に従い再び前記通常制御運転に切り替えることを特徴とする厨房換気方法。
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