JP6906865B2 - 空調システム - Google Patents
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Description
本発明は、熱媒体に水を用いて冷熱や温熱を造る空調熱源と、空調二次側に外調機を具備する空調システムに関するものである。
従来、一般事務所ビル、工場、宿泊施設等の大規模建物には、建物内空間の換気を行うべく外気を取入れるとともに、取入れた外気を建物内空間に供給する前に、当該外気の温度を建物内空間の温度に近付ける調節を行ったり、建物内空間を所望の湿度に近付けるべく取入れた外気の湿度を調節したりする外気温調専門の空調機である外調機が、空調二次側に設けられている場合がある。この空調二次側に外調機を備える空調システムでは、建物内に快適な環境を提供するため処理しなければならない熱負荷である、建屋負荷、内部負荷、外気負荷のうち、天候などに影響され最も変動の激しい外気負荷を、換気空気量だけ専門に処理して全体の空調の変動要因を抑える外調機と、建物内空間の空気を循環して建屋負荷と内部負荷を処理する内調機とで、温湿度の異なる場の空気を空調分担し、全体として省エネになる空調システムでもある。
また、上記大規模建物の場合、熱媒体に水を用いて冷熱や温熱を造る空調熱源を用いることで、空調空気の温湿度制御性能の高い空調システムを提供することが多い。大規模建物では、建屋負荷である外壁負荷などをペリメータ専門空調機で温調すれば、冬期でも内部負荷が多くて冷熱も要求することが多く、熱媒体に水を用いる空調熱源に冷熱源及び温熱源を同時に要求する場合が多い。もちろん外調機では外気温湿度に応じて冷やしたり除湿したりする冷熱と、暖める温熱を熱源に要求する。季節により要求冷熱量と要求温熱量が変動するので、一台の機器で冷熱源と温熱源を容易に切替できる空冷式のヒートポンプチラーを採用することが、設備のシンプルさにおいて有利になる場合がある。
これらのことから、外調機を具備する空調システムとしては、空冷式のヒートポンプチラー等により構成される第1熱源装置(温熱源)、及び、第2熱源装置(冷熱源)と、第1熱源装置と外調機との間に第1熱媒体(温水)を循環させる第1循環経路と、第2熱源装置と外調機との間に第2熱媒体(冷水)を循環させる第2循環経路とを備え、第1循環経路と第2循環経路とに並行してそれぞれ内調機と各熱源装置との間に各熱媒体を循環させる第1熱媒体を流す経路と第2熱媒体を流す経路とを備える構成を、今回対象とする。そして、第1熱源装置により加熱される第1熱媒体が外調機において取入れた外気の昇温に寄与し、第2熱源装置により冷却される第2熱媒体が外調機において取入れた外気の降温もしくは除湿に寄与するように構成されている。
さらに、外調機と、熱源装置との間に循環させる熱媒体の流量を増加させることで、熱媒体の温度変化に寄与する熱源装置の影響が大きくなることから、例えば、外調機を介して建物内空間に供給される空気の温度が、外気供給温設定温度以上の場合(十分に暖かい場合)には、第1循環経路の熱媒体の流量を減少させ、外気供給温設定温度以下の場合(十分に冷たい場合)あるいは外気供給露点温設定温度以下の場合(十分に乾いている場合)には、第2循環経路の熱媒体の流量を減少させることになる。
ところで、例えば、外気温が氷点下に近い低温とされている状況で空調システムの運転を行う場合には、第2循環経路を循環する第2熱媒体の流量が減少している、或いは、第2熱媒体の循環が停止されているといった第2熱媒体の凍結が起こり易くなっている状況にもかかわらず、外調機において、第2循環経路の第2熱媒体と、外調機に取入れられた外気との間で外調機内第2熱媒体コイルを介して熱交換が行われ、第2熱媒体がさらに冷却される。これにより、第2循環経路や外調機内第2熱媒体コイルにおいて第2熱媒体が凍結してしまうことが懸念され、場合によっては、第2循環経路に接続される細い管を有する外調機内第2熱媒体コイルが破損してしまうおそれがある。
これに対し、外調機内第2熱媒体コイルに対し、第2熱源装置を経由させることなく第2熱媒体を循環可能とするバイパス管を設け、外気温が低温とされる状況では、外調機(外調機内第2熱媒体コイル)、及び、バイパス管を含むバイパス回路において、第2熱媒体を強制的に外調機内第2熱媒体コイルの定格量をバイパスポンプで循環させるといった技術がある(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、外気温が相当な低温度とされる場合には、第2熱媒体を強制的に循環させるだけでは、バイパスポンプの発熱量では追いつかず外気で第2熱媒体が冷却され管内の滞留しがちなところを氷の核として凍り始め、第2熱媒体の凍結を防ぎきれないことが懸念される。
また、例えば、外調機において、別途、第2熱媒体の凍結を防止するためのヒータを設けることが考えられるが、設置場所等の制限により前記ヒータ等を設置することが不可能な場合もある。そして、外気温湿度の制御を優先すると、外調機内第1熱媒体コイルを外調機第2熱媒体コイルの外気上流側に設置して外気予熱することも出来ない場合がある。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、熱媒体の凍結防止を図ることのできる空調システムを提供することにある。
以下、上記目的等を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果等を付記する。
手段1.外気を取入れて温度及び湿度の調節を行い、建物内空間もしくは内調機に供給する外調機と、
建物内空間の空気を循環して温調する内調機と、第1熱源装置、及び、第2熱源装置と、
前記第1熱源装置と、前記外調機との間に第1熱媒体を循環可能とする第1循環経路と、
前記第2熱源装置と、前記外調機との間に第2熱媒体を循環可能とする第2循環経路と、
前記第1循環経路の前記第1熱媒体を流動させて前記第1循環経路に循環させる第1循環ポンプと、
前記第2循環経路の前記第2熱媒体を流動させて前記第2循環経路に循環させる第2循環ポンプとを備え、
前記第1熱源装置は前記第1熱媒体を昇温可能に構成され、前記第2熱源装置は前記第2熱媒体を降温可能に構成され、
前記第1熱媒体が前記外調機において取入れた外気の昇温に寄与し、前記第2熱媒体が前記外調機において取入れた外気の降温に寄与するように構成された空調システムにおいて、
前記第2循環経路における前記第2熱源装置入口の前記第2熱媒体の温度を計測する第2熱媒体温度計測手段と、
前記第1循環経路と、前記第2循環経路との間に接続される往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管と、
前記往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管の開閉を行う第1バルブと、
前記往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管の開閉を行う第2バルブと、
前記第1バルブ、及び、前記第2バルブの開閉制御を行う温度調節手段とを備え、
前記温度調節手段は、
前記第2熱媒体温度計測手段で計測された前記第2熱媒体の温度が特定温度以下とされた場合に前記第1バルブを開状態とするとともに、
前記第1バルブを前記開状態とした場合に、前記第2バルブも開状態とし、
前記第1バルブが前記開状態とされた場合には、前記第1循環経路の前記第1熱媒体が、前記往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管を介して、前記第2循環経路に流入し、
前記第2バルブが前記開状態とされた場合には、前記第2循環経路の前記第2熱媒体が、前記往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管を介して、前記第1循環経路に流入することを特徴とする空調システム。
建物内空間の空気を循環して温調する内調機と、第1熱源装置、及び、第2熱源装置と、
前記第1熱源装置と、前記外調機との間に第1熱媒体を循環可能とする第1循環経路と、
前記第2熱源装置と、前記外調機との間に第2熱媒体を循環可能とする第2循環経路と、
前記第1循環経路の前記第1熱媒体を流動させて前記第1循環経路に循環させる第1循環ポンプと、
前記第2循環経路の前記第2熱媒体を流動させて前記第2循環経路に循環させる第2循環ポンプとを備え、
前記第1熱源装置は前記第1熱媒体を昇温可能に構成され、前記第2熱源装置は前記第2熱媒体を降温可能に構成され、
前記第1熱媒体が前記外調機において取入れた外気の昇温に寄与し、前記第2熱媒体が前記外調機において取入れた外気の降温に寄与するように構成された空調システムにおいて、
前記第2循環経路における前記第2熱源装置入口の前記第2熱媒体の温度を計測する第2熱媒体温度計測手段と、
前記第1循環経路と、前記第2循環経路との間に接続される往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管と、
前記往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管の開閉を行う第1バルブと、
前記往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管の開閉を行う第2バルブと、
前記第1バルブ、及び、前記第2バルブの開閉制御を行う温度調節手段とを備え、
前記温度調節手段は、
前記第2熱媒体温度計測手段で計測された前記第2熱媒体の温度が特定温度以下とされた場合に前記第1バルブを開状態とするとともに、
前記第1バルブを前記開状態とした場合に、前記第2バルブも開状態とし、
前記第1バルブが前記開状態とされた場合には、前記第1循環経路の前記第1熱媒体が、前記往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管を介して、前記第2循環経路に流入し、
前記第2バルブが前記開状態とされた場合には、前記第2循環経路の前記第2熱媒体が、前記往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管を介して、前記第1循環経路に流入することを特徴とする空調システム。
手段1によれば、第2循環経路を循環する第2熱媒体の第2熱源装置入口温度が特定温度以下とされた場合には、第1バルブが開状態とされることで、第1循環経路を循環する比較的高温度の第1熱媒体が第2循環経路に流入し、第2熱媒体と混合することとなる。これにより、第2熱媒体の温度の低下を抑制する、又は、第2熱媒体の温度を上昇させることができ、例えば、外気温が氷点下となっている状況において、第2循環経路の第2熱媒体が凍結してしまうといった事態を防止することができる。従って、第2循環経路、或いは第2循環経路が接続される外調機内第2熱媒体コイル内で第2熱媒体が凍結することで、好適な温度・湿度調節を行うことが困難となってしまったり、凍結した第2熱媒体が膨張して外調機内第2熱媒体コイルや第2循環経路が破損したりしてしまうといった事態を回避することができる。
さらに、例えば、第1循環経路の第1熱媒体と、第2循環経路の第2熱媒体との間で、第1熱媒体及び第2熱媒体を混合させることなく熱交換を行うような構成に比べ、第1バルブを開状態とすることで第2熱媒体を即効で昇温させることが可能となり、比較的急激な温度変化にも対応可能である上、細かな温度調節についても行うことができる。加えて、外調機において、外調機内第2熱媒体コイル内の第2熱媒体の凍結を防止するためのヒータを外調機内に設ける場合に比べ、外調機のコンパクト化を図ることができるとともに、第2熱媒体の凍結防止にかかるコストの削減を図ることができる。さらに、前記ヒータのない既存の外調機をそのまま利用して、本手段の空調システムを構成し、第2熱媒体の凍結防止を図ることも可能である。
また、第1バルブを閉状態とすることで、第1熱媒体と、第2熱媒体との間で熱交換が行われることを回避することができ、第1循環経路の第1熱媒体、及び、第2循環経路の第2熱媒体の熱効率の低下を防止するとともに、第1循環経路の第1熱媒体、及び、第2循環経路の第2熱媒体のそれぞれの温度調節(温度管理)を比較的容易に行うことができる。さらに、第1バルブが開状態とされた場合には、第2バルブも開状態とされることから、第1循環経路、及び、第2循環経路の第1熱媒体、及び、第2熱媒体の圧力を好適に保つことができるとともに、第1熱媒体を比較的スムースに第2循環経路に流入させることができる。特に、例えば、第2バルブの開度が、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管における第1熱媒体の流量と、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管における第2熱媒体の流量とが同じ、又は、ほぼ同じとなるように、第1バルブの開度に応じて調節される場合には、かかる作用効果がより顕著に奏されることとなる。
また、空調システムとして、例えば、外調機に取入れられた外気を冷却する必要がない状況であっても、外気温が特定外気温以下とされた場合には、第2熱媒体の凍結を防止するべく、第2循環ポンプを駆動させて第2熱媒体を強制的に循環させる機能を設けることが考えられる。さらに、第2熱源装置に対し低温度の第2熱媒体が流入して、第2循環経路に接続される第2熱源装置の熱交換器(蒸発器)において第2熱媒体が凍結してしまう等といった事態を回避するべく、第2熱媒体温度計測手段で計測された第2熱媒体の温度が熱源凍結回避温度以下となってしまう場合に、第2熱源装置の安全回路により第2循環ポンプを停止状態として第2熱源装置の熱交換器を保護する機能が発動することが考えられる。この場合には、第2熱媒体の温度が熱源凍結回避温度以下となるのに、第2熱媒体を循環させることができないことから、第2循環経路の外調機側で第2熱媒体が凍結するおそれが高まってしまう。
この点、第1バルブが開状態とされる契機とされる特定温度を、熱源凍結回避温度よりも高く設定することにより、第2熱媒体温度計測手段の計測温度が熱源凍結回避温度以下となることを抑制し、第2熱源装置の熱交換器保護回路による第2循環ポンプ停止を回避することができる。従って、第2循環ポンプが停止状態とされ、第2熱媒体を循環不可能な状態に至ってしまうことを抑止することができる。また、万一、第2熱媒体が熱源凍結回避温度以下となり、第2循環ポンプが停止状態とされた場合であっても、第1バルブを開状態とすることで、第1循環経路の第1熱媒体を循環させる第1循環ポンプにより、第1熱媒体を第2循環経路に流入させ、当該第1熱媒体が混合された第2熱媒体を循環させることができる。このため、第1バルブを開状態とすることで、第2循環経路の第2熱媒体の温度を、熱源凍結回避温度以下の状態から、熱源凍結回避温度以上、さらには、特定温度以上となるまでに上昇させることが可能となる。従って、第2熱媒体の凍結防止効果がより確実に奏される。尚、「前記第1バルブ、及び、前記第2バルブの開度は、前記第2熱媒体温度計測手段の計測温度に応じて比例制御されること」としてもよい。この場合、特定温度を比例帯の中央の設定温度としてもよいし、比例帯の上限値としてもよい。
手段2.前記第1循環経路は、前記第1熱源装置で温度調節された前記第1熱媒体を前記外調機に供給する第1往路と、前記外調機において外気との間で熱交換が行われた前記第1熱媒体を前記第1熱源装置に供給する第1復路とを備え、
前記第2循環経路は、前記第2熱源装置で温度調節された前記第2熱媒体を前記外調機に供給する第2往路と、前記外調機において外気との間で熱交換が行われた前記第2熱媒体を前記第2熱源装置に供給する第2復路とを備え、
前記第2熱媒体温度計測手段は、前記第2復路における前記第2熱媒体の温度を計測可能に設けられ、
前記往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管は、前記第1往路と、前記第2復路との間に接続され、
前記往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管は、前記第2往路と、前記第1復路との間に接続され、
前記第1バルブが前記開状態とされた場合には、前記第1往路の前記第1熱媒体が、前記往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管を介して、前記第2復路に流入し、
前記第2バルブが前記開状態とされた場合には、前記第2往路の前記第2熱媒体が、前記往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管を介して、前記第1復路に流入することを特徴とする手段1に記載の空調システム。
前記第2循環経路は、前記第2熱源装置で温度調節された前記第2熱媒体を前記外調機に供給する第2往路と、前記外調機において外気との間で熱交換が行われた前記第2熱媒体を前記第2熱源装置に供給する第2復路とを備え、
前記第2熱媒体温度計測手段は、前記第2復路における前記第2熱媒体の温度を計測可能に設けられ、
前記往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管は、前記第1往路と、前記第2復路との間に接続され、
前記往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管は、前記第2往路と、前記第1復路との間に接続され、
前記第1バルブが前記開状態とされた場合には、前記第1往路の前記第1熱媒体が、前記往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管を介して、前記第2復路に流入し、
前記第2バルブが前記開状態とされた場合には、前記第2往路の前記第2熱媒体が、前記往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管を介して、前記第1復路に流入することを特徴とする手段1に記載の空調システム。
手段2によれば、第1バルブを開状態とすることで、第1往路の第1熱媒体が第2復路に流入するようになっている。従って、外調機で熱交換される前の比較的温度の高い第1熱媒体を、第2熱源装置に流入する手前の第2熱媒体に混入させることができる。このため、第2循環経路における第2熱媒体の温度上昇をより確実に図ることができる上、第2熱源装置に低温度の第2熱媒体が流入し、第2熱源装置の第2循環経路において第2熱媒体が凍結してしまうといった事態をより確実に防止することができる。さらに、第2バルブを開状態とすることで、第2往路の第1熱媒体が第1復路に流入するようになっている。このため、例えば、第2循環経路の第2熱媒体が第1往路に流入してしまうことで、外調機に供給される第1熱媒体の温度が低下してしまうといった事態を回避することができる。加えて、例えば、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管のうち一方の出口側の直下流側に他方の入口側が接続されるような場合のように、上記のような第1熱媒体を用いて第2熱媒体の温度を高めるといった作用効果が上手く奏されなくなってしまう(例えば、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管を介して第2循環経路に流入した第1熱媒体の一部が、その直後、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管を介して、第1循環経路に戻されてしまう等)といった事態を回避することができる。
また、外調機における第1循環経路、及び、第2循環経路に接続される先は、外調機の外調機内第1熱媒体コイル(加熱コイル)、及び、外調機内第2熱媒体コイル(冷却コイル)により構成され、第1熱媒体、及び、第2熱媒体の水圧が高くなることから、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管をそれぞれ比較的シンプルに接続することで、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管に別途のポンプ等を設置しなくても、第1バルブ、及び、第2バルブを開状態とするだけで、(入口出口の圧力差の違いにより、外調機の加熱コイル、及び、冷却コイルよりも流れ易い)往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管に、第1熱媒体、及び、第2熱媒体を流通させることができる。従って、構成の簡素化、制御の簡素化、及び、コストの削減等を図ることができる。
手段3.それぞれ複数台設置されている前記第1熱源装置および前記第2熱源装置は、空冷式または水冷式のヒートポンプチラーであり、第2熱媒体の冷熱負荷要求が多くなると熱源台数制御により、前記第1熱源装置の一部が前記第2熱源装置に切り替わり、切り替わった熱源装置はバルブの切り替えで前記第1循環経路から前記第2循環経路に接続が変更され、
第1熱媒体の温熱負荷要求が多くなると熱源台数制御により、前記第2熱源装置の一部が前記第1熱源装置に切り替わり、切り替わった熱源装置は前記バルブの切り替えで前記第2循環経路から前記第1循環経路に接続が変更されるよう構成されていることを特徴とする手段1又は2に記載の空調システム。
第1熱媒体の温熱負荷要求が多くなると熱源台数制御により、前記第2熱源装置の一部が前記第1熱源装置に切り替わり、切り替わった熱源装置は前記バルブの切り替えで前記第2循環経路から前記第1循環経路に接続が変更されるよう構成されていることを特徴とする手段1又は2に記載の空調システム。
手段3によれば、空冷式ヒートポンプチラーもしくは水冷式ヒートポンプチラーの、冷凍サイクルの蒸発器と凝縮器と圧縮機と膨張弁の流れを4方弁で切り替えることで2つの熱交換器をそれぞれ蒸発器から凝縮器、凝縮器から蒸発器に切り替え可能で、冷熱、温熱を切り替え取り出し可能な機器特性を十分生かして、冷熱専用熱源、温熱専用熱源よりも、台数を減少した形でイニシャルコストを削減でき、中間期に冷熱専用熱源、温熱専用熱源の一部が停止して遊んでしまうところ、本発明では熱源装置を有効利用できる。
手段4.前記外調機に取入れられる外気温を計測可能な外気温計測手段を備え、
前記外気温計測手段で計測された外気温が特定外気温以下とされた場合に、複数ある前記第2熱源装置のうちの1台に内蔵される第2熱媒体循環ポンプを定格流量で駆動状態として前記第2熱媒体を強制循環させる強制循環制御が行われる構成であって、
前記特定外気温は、前記第1バルブが前記開状態とされる熱媒体混合制御よりも先に、前記強制循環制御が開始されることとなる温度に設定されていることを特徴とする手段1乃至3のいずれかに記載の空調システム。
前記外気温計測手段で計測された外気温が特定外気温以下とされた場合に、複数ある前記第2熱源装置のうちの1台に内蔵される第2熱媒体循環ポンプを定格流量で駆動状態として前記第2熱媒体を強制循環させる強制循環制御が行われる構成であって、
前記特定外気温は、前記第1バルブが前記開状態とされる熱媒体混合制御よりも先に、前記強制循環制御が開始されることとなる温度に設定されていることを特徴とする手段1乃至3のいずれかに記載の空調システム。
手段4によれば、熱媒体混合制御が開始される段階では、既に強制循環制御が行われており、外調機内第2熱媒体コイル内においてまだ高温である第2熱媒体が強制循環されている状態となっている。このため、第2熱媒体温度計測手段の計測温度が特定温度以下とされた場合に、例えば、第1循環ポンプだけで第2循環経路における第2熱媒体を循環させなければならないような構成に比べ、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管を介して第2循環経路に流入した第1熱媒体と混合されて昇温された第2熱媒体を比較的スムースに第2循環経路に循環させることができる。従って、第2循環経路において第2熱媒体が凍結するといった事態をより確実に防止することができる。尚、「前記第2熱媒体循環ポンプ」は、「前記第2循環ポンプ」であることとしてもよい。
以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1に示すように、ビル等の建物に設けられる空調システム1は、外気を取入れて温度及び湿度の調節を行い、建物内空間もしくは内調機(図示略)に供給する外調機2と、第1熱源装置3、及び、第2熱源装置4と、第1熱源装置3と、外調機2との間に第1熱媒体を循環可能とする第1循環経路5と、第2熱源装置4と、外調機2との間に第2熱媒体を循環可能とする第2循環経路6とを備えている。また、第1熱源装置3は、第1循環経路5の第1熱媒体を流動させて第1循環経路5に循環させる第1循環ポンプ7を備え、第2熱源装置4は、第2循環経路6の第2熱媒体を流動させて第2循環経路6に循環させる第2循環ポンプ8を備えている。さらに、第1熱源装置3は、第1熱媒体を昇温可能に構成され、第2熱源装置4は、第2熱媒体を降温可能に構成されている。従って、第1熱媒体が、外調機2において取入れた外気の昇温に寄与し、第2熱媒体が、外調機2において取入れた外気の降温、もしくは熱交換器の外気側表面凝縮による除湿に寄与するように構成されている。尚、第1熱媒体、及び、第2熱媒体は、互いに同一成分の熱媒体が使用されている。
また、本実施形態の第1熱源装置3、及び、第2熱源装置4は、それぞれ空冷式ヒートポンプチラーにより構成され、建物の屋上に設置されている。尚、図示しない冷却水配管系に凝縮器(蒸発器)が接続される水冷式ヒートポンプチラーであってもよい。さらに、本実施形態では、6基の空冷式ヒートポンプチラーが設けられ、そのうちの3基(図1の右側の3つ)が第1熱源装置3として使用され、残りの3基(図1の左側の3つ)が第2熱源装置4として使用される。尚、季節の変化等に応じて、ヒートポンプにおける冷媒の循環サイクルの向きを変更する等して、6基のヒートポンプのうち、第1熱源装置3として使用される数と、第2熱源装置4として使用される数との割合を適宜変更することも可能である。
また、図示は省略するが、第1熱源装置3、及び、第2熱源装置4は、空冷式ヒートポンプチラーの場合、冷媒と外気との間で熱交換を行う空気熱交換器と、前記第1熱媒体、又は、前記第2熱媒体と、冷媒との間で熱交換を行う水熱交換器と、圧縮器と、膨張弁と、空気熱交換器、圧縮器、水熱交換器、及び、膨張弁に冷媒を循環させる冷媒循環経路とを備えている。水熱交換器は、たとえばシェルアンドチューブ式で、第1循環経路5、又は、第2循環経路6と接続され第1熱媒体または第2熱媒体を流すチューブと、冷媒循環経路の一部を構成するシェル内とを備え、チューブの第1熱媒体、又は、第2熱媒体と、シェル内の冷媒との間で熱交換が行われる。水熱交換器はプレート式熱交換器の場合もあるが同様である。
外調機2は、外気を取入れる外気取入れ口11と、異物の進入を防止する図示しないフィルタと、第2循環経路6に接続されている冷却コイル12(外調機内第2熱媒体コイル)と、第1循環経路5に接続されている加熱コイル13(外調機内第1熱媒体コイル)と、取入れた外気の加湿を可能とする蒸気スプレー14と、外気を外調機2に取入れるとともに、取入れた外気を建物内空間側へと供給する気流を生成するファン15とを備えている。
冷却コイル12は、加熱コイル13よりも外気取入れ口11側に配置されている。例えば、外気の湿度が高い状況で空調システム1を運転させる場合には、外調機2に取入れられた外気は、先ず冷却コイル12で冷却され、当該外気中の水蒸気が凝縮される。これにより、取入れられた外気の除湿が行われることとなり、その後、除湿のために設定温度以下にまで冷却された外気が加熱コイル13で設定温度、又は、それに近い温度にまで昇温され、建物内空間側へ供給されるようになっている。
第1循環経路5は、第1熱源装置3の水熱交換器(凝縮器)出口と、外調機2の加熱コイル13入口との間に接続され、第1熱源装置3で温度調節された第1熱媒体を外調機2に供給する第1往路21と、外調機2の加熱コイル13出口と、第1熱源装置3の水熱交換器入口との間に接続され、外調機2において外気との間で熱交換が行われた第1熱媒体を第1熱源装置3に供給する第1復路22とを備えている。また、第1復路22には、第1膨張タンク23が設けられている。
第2循環経路6は、第2熱源装置4の水熱交換器(蒸発器)出口と、外調機2の冷却コイル12(外調機内第2熱媒体コイル)入口との間に接続され、第2熱源装置4で温度調節された第2熱媒体を外調機2に供給する第2往路31と、外調機2の冷却コイル12出口と、第2熱源装置4の水熱交換器入口との間に接続され、外調機2において外気との間で熱交換が行われた第2熱媒体を第2熱源装置4に供給する第2復路32とを備えている。また、第2復路32には、第2膨張タンク33が設けられている。
さて、本実施形態の空調システム1は、第1往路21と、第2復路32との間に接続される往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25と、第2往路31と、第1復路22との間に接続される往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35と、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25の開閉を行う第1バルブ26と、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35の開閉を行う第2バルブ36とを備えている。そして、第1バルブ26が開状態とされた場合に、第1往路21の第1熱媒体が、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25を介して、第2復路32に流入し、第2バルブ36が開状態とされた場合に、第2往路31の第2熱媒体が、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35を介して、第1復路22に流入するように構成されている。尚、図1では、便宜上、第2循環経路6、及び、及び、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25を、第1循環経路5、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35よりも太く図示しているが、基本的に、第2循環経路6は第1循環経路5と同じ径であり、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25は往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35と同じ径である。ここで、第1熱源装置3や第2熱源装置4の台数分割にもよるが、第1循環経路5や第2循環経路6を流れる第1熱媒体や第2熱媒体の各流量の、おおよそ3割程度までの流量として往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25や、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35の関係を決定し第1バルブ26と第2バルブ36の流量を決めると、それぞれ膨張タンクを有する第1循環経路5と、第2循環経路6の温度の不必要な乱高下が抑えられるとともに圧力も一定程度保つことが可能となる。
さらに、空調システム1は、第2復路32における第2熱媒体の温度を計測する第2熱媒体温度計測手段としての第2熱媒体温度計測センサ37を備えている。本実施形態では、第2熱媒体温度計測センサ37は、第2復路32のうち、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25との接続部よりも下流側の部位の第2熱媒体の温度を計測可能に設けられている。
また、本実施形態では、第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度に基づいて、第1バルブ26、及び、第2バルブ36の開閉制御を行う温度調節手段としての温度調節器41を備えている。温度調節器41は、第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度を監視し、第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度が「特定温度」以下とされた場合に、第1バルブ26を開状態とする熱媒体混合制御を実行可能に構成されている。本実施形態では、第2熱源装置4に供給される第2熱媒体の温度が7度(摂氏;以下同じ)以上となるように熱媒体混合制御が行われる。より具体的には、図2に示すように、「特定温度」として「10度」が設定され、そこから第1バルブ26、第2バルブ36に微小開度信号を送り、さらに、第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度が「0度」以下とされた場合に、第1バルブ26の開度が最大となるように「比例帯」を設定し、第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度の昇降に応じて第1バルブ26の開度が比例制御されるように構成されている。
また、第2バルブ36は、第1バルブ26と同一形状のバルブにより構成され、温度調節器41により、常に第1バルブ26と同じ開度とされるように開閉制御される。尚、空調システム1は、熱媒体混合制御が行われる凍結防止モードのオン・オフを切替可能に構成されている。例えば、外気温が比較的高く、第2熱媒体等の凍結のおそれのない状況では、第2熱媒体の温度が特定温度以下(10度以下)になっても熱媒体混合制御が行われないように、凍結防止モードをオフにする設定が行われる。
さらに、空調システム1は、外調機2の外気取入れ口11と、冷却コイル12との間に設置され、外調機2に取入れられる外気温を計測可能な外気温計測手段としての外気温計測センサ42を備えている。また、本実施形態では、外気温計測センサ42の計測温度が「特定外気温」以下である場合に、複数ある第2熱源装置4のうちのたとえば図1の最も左に位置する1台に内蔵される第2循環ポンプ8を定格流量で駆動状態として第2熱媒体を強制循環させる強制循環制御が行われるように構成されている。
本実施形態では、「特定外気温」として「4度」が設定されている。すなわち、一般に、第2循環経路6の第2熱媒体が10度以下となる前に、外調機2近傍の外気温が4度以下となることから、熱媒体混合制御よりも先に、強制循環制御が開始される(熱媒体混合制御が行われる段階では、既に強制循環制御が行われている)こととなる。
また、本実施形態の空調システム1は、第2熱源装置4に対し低温度の第2熱媒体が流入して、第2熱源装置4における水熱交換器のチューブにおいて第2熱媒体が凍結したり、第2熱源装置4における水熱交換器のシェルにおいて冷媒が蒸発しきれず冷凍サイクル後段の圧縮機に液バックして圧縮機が壊れたりしまうといった事態を回避するべく、第2熱媒体温度計測センサ37で計測された第2熱媒体の温度が、予め設定された「熱源凍結回避温度」以下とされた場合に、第2循環経路6の第2熱媒体を循環させる第2循環ポンプ8を停止状態として維持する機能を備えている。本実施形態では、「熱源凍結回避温度」として「7度」が設定されている。つまり、上記のように、第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度が10度以下とされた場合には、熱媒体混合制御が開始され、第2熱源装置4に供給される第2熱媒体の温度が7度以上となるように調節されることから、基本的に、第2循環ポンプ8が強制的に停止状態とされるといった事態が回避される。
以上詳述したように、本実施形態では、第2循環経路6を循環する第2熱媒体の温度が特定温度(本例では、10度)以下とされた場合には、第1バルブ26が開状態とされることで、第1循環経路5を循環する比較的高温度の第1熱媒体が第2循環経路6に流入し、第2熱媒体と混合することとなる。これにより、第2熱媒体の温度の低下を抑制する、又は、第2熱媒体の温度を上昇させることができ、例えば、外気温が氷点下となっている状況において、外調機2に取入れられた外気との間で熱交換が行われる外調機2の冷却コイル12や第2循環経路6において第2熱媒体が凍結してしまうといった事態を防止することができる。従って、冷却コイル12や第2循環経路6において第2熱媒体が凍結することで、好適な温度・湿度調節を行うことが困難となってしまったり、凍結した第2熱媒体が膨張して冷却コイル12や第2循環経路6が破損したりしてしまうといった事態を回避することができる。
さらに、例えば、第1循環経路5の第1熱媒体と、第2循環経路6の第2熱媒体との間で、第1熱媒体及び第2熱媒体を混合させることなく熱交換を行うような構成に比べ、第1バルブ26を開状態とすることで第2熱媒体を即効で昇温させることが可能となり、比較的急激な温度変化にも対応可能である上、細かな温度調節についても行うことができる。加えて、例えば、外調機2の内部において、冷却コイル12の第2熱媒体の凍結を防止するためのヒータを設ける場合に比べ、外調機2のコンパクト化を図ることができるとともに、第2熱媒体の凍結防止にかかるコストの削減を図ることができる。さらに、前記ヒータのない既存の外調機をそのまま利用して、本実施形態の空調システム1を構成し、第2熱媒体の凍結防止を図ることも可能である。
また、第1バルブ26を閉状態とすることで、第1熱媒体と、第2熱媒体との間で熱交換が行われることを回避することができ、第1循環経路5の第1熱媒体、及び、第2循環経路6の第2熱媒体の熱効率の低下を防止するとともに、第1循環経路5の第1熱媒体、及び、第2循環経路6の第2熱媒体のそれぞれの温度調節(温度管理)を比較的容易に行うことができる。さらに、第2バルブ36は、第1バルブ26と同じ開度となるように制御され、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35の流量がほぼ同じとされることから、第1循環経路5、及び、第2循環経路6の第1熱媒体、及び、第2熱媒体の圧力を好適に保つことができるとともに、第1熱媒体を比較的スムースに第2循環経路6に流入させることができる。
また、第1バルブ26を開状態とすることで、第1往路21の第1熱媒体が第2復路32に流入するようになっている。従って、外調機2で熱交換される前の比較的温度の高い第1熱媒体を、第2熱源装置4に流入する手前の第2熱媒体に混入させることができる。このため、第2復路32の第2熱媒体の温度上昇をより確実に図ることができる上、第2熱源装置4に低温度の第2熱媒体が流入し、第2熱源装置4の第2循環経路6において第2熱媒体が凍結してしまうといった事態をより確実に防止することができる。さらに、第2バルブ36を開状態とすることで、第2往路31の第1熱媒体が第1復路22に流入するようになっている。このため、例えば、第2循環経路6の第2熱媒体が第1往路21に流入してしまうことで、外調機2に供給される第1熱媒体の温度が低下してしまうといった事態を回避することができる。加えて、例えば、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35のうち一方の出口側の直下流側に他方の入口側が接続されるような場合のように、上記のような第1熱媒体を用いて第2熱媒体の温度を高めるといった作用効果が上手く奏されなくなってしまう(例えば、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25を介して第2循環経路6に流入した第1熱媒体の一部が、その直後、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35を介して、第1循環経路5に戻されてしまう等)といった事態を回避することができる。
また、外調機2における第1循環経路5、及び、第2循環経路6に接続される先は、外調機2の加熱コイル13、及び、冷却コイル12により構成され、第1熱媒体、及び、第2熱媒体の水圧が高くなることから、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35をそれぞれ比較的シンプルに接続することで、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35に別途のポンプ等を設置しなくても、第1バルブ26、及び、第2バルブ36を開状態とするだけで、(入口出口の圧力差の違いにより、外調機2の加熱コイル13、及び、冷却コイル12よりも流れ易い)往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35に、第1熱媒体、及び、第2熱媒体を流通させることができる。従って、構成の簡素化、制御の簡素化、及び、コストの削減等を図ることができる。
さらに、第2熱媒体温度計測センサ37は、第2復路32のうち、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25との接続部よりも下流側の部位の第2熱媒体の温度を計測可能に設けられている。このため、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25を介して流入する第1熱媒体と混合された後の第2熱媒体の温度を計測することができる。従って、第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度が特定温度以下の状態から、特定温度を超える状態に移行した場合に、即座に第1バルブ26及び第2バルブ36を閉状態とすることができ、第1熱源装置3でせっかく昇温された第1熱媒体が必要以上に第2循環経路6に供給されてしまうといった事態を防止することができる。
加えて、外調機2に取入れられた外気を冷却する必要がない状況であっても、外調機2に取入れられる外気温を計測可能な外気温計測センサ42の計測温度が特定外気温(本例では、4度)以下とされた場合には、第2熱媒体の凍結を防止するべく、複数ある第2熱源装置4のうちのたとえば図1の最も左に位置する1台に内蔵される第2循環ポンプ8を定格流量で強制的に駆動させ、第2循環経路6において第2熱媒体を強制循環させる強制循環制御が行われるように構成されている。強制循環制御が行われることにより、第2熱媒体が停留して結晶化し易くなることを抑制しつつ、第2循環ポンプ8の駆動により生じる熱を第2熱媒体に付加することで、第2熱媒体の凍結の抑止を図ることができる。
また、強制循環制御の開始の契機とされる外気温計測センサ42の計測温度(特定外気温)は、第1バルブ26、及び、第2バルブ36を開状態とし、第1熱媒体と第2熱媒体とを混合させる熱媒体混合制御よりも先に(熱媒体混合制御の開始の契機とされる第2復路32における第2熱媒体の温度が特定温度(本例では、10度)以下とされるよりも先に)、強制循環制御が開始されることとなる温度(本例では、4度;一般に、第2熱媒体が10度以下となる前に外気温が4度以下となる)に設定されている。つまり、熱媒体混合制御が開始される段階では、既に強制循環制御が行われており、第2循環経路6において第2熱媒体が強制循環されている状態となっている。このため、第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度が特定温度(本例では、10度)以下とされた場合に、例えば、第1循環ポンプ7だけで第2循環経路6における第2熱媒体を循環させなければならないような構成に比べ、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25を介して第2循環経路6に流入した第1熱媒体と混合されて昇温された第2熱媒体を比較的スムースに第2循環経路6に循環させることができる。従って、第2循環経路6において第2熱媒体が凍結するといった事態をより確実に防止することができる。
また、本実施形態の空調システム1は、第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度が熱源凍結回避温度(本例では7度)以下とされた場合に、第2熱源装置4における水熱交換器のチューブにおいて第2熱媒体が凍結してしまう等といった事態を回避するべく、第2循環経路6の第2熱媒体の循環を停止させる。
この点、本実施形態によれば、第1バルブ26が開状態とされる契機とされる特定温度(本例では10度)を、熱源凍結回避温度(本例では7度)よりも高く設定することにより、第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度が熱源凍結回避温度以下となることを抑制しつつ精密な熱源入り口温度に制御することができる。従って、第2循環ポンプ8が停止状態とされ、第2熱媒体を循環不可能な状態に至ってしまうことを抑止することができる。また、万一、第2熱媒体が熱源凍結回避温度以下となり、第2循環ポンプ8が停止状態とされた場合であっても、第1バルブ26を開状態とすることで、第1循環経路5の第1熱媒体を循環させる第1循環ポンプ7により、第1熱媒体を第2循環経路6に流入させ、当該第1熱媒体が混合された第2熱媒体を循環させることができる。このため、第1バルブ26を開状態とすることで、第2循環経路6の第2熱媒体の温度を、熱源凍結回避温度以下の状態から、熱源凍結回避温度以上、さらには、特定温度以上となるまでに上昇させることが可能となる。従って、第2熱媒体の凍結防止効果がより確実に奏される。
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
(a)上記実施形態では、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25は、第1往路21と、第2復路32との間に接続され、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35は、第2往路31と、第1復路22との間に接続されているが、第1循環経路5、及び、第2循環経路6に対する往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35の接続箇所を変更することも可能である。但し、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35の出口を第1往路21に接続してしまうと、外調機2の加熱コイル13に供給される第1熱媒体の温度が比較的大きく低下してしまい、外調機2において取入れた外気の昇温を好適に行うことができなくなってしまうことが懸念されるとともに、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35を介して第2循環経路6の第2熱媒体を第1往路21に流入させるためのポンプ等を別途設置する必要が生じることから、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35は、第2往路31と、第1復路22との間に接続されることが望ましい。
また、外調機2で熱交換される前の比較的温度の高い第1熱媒体を第2循環経路6に供給可能とするとともに、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25を介して第1循環経路5の第1熱媒体を第2循環経路6に流入させるためのポンプ等を別途設置しなくても済むように、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25は、第1往路21と、第2復路32との間に接続されることが望ましい。さらに、第2熱媒体温度計測センサ37に関し、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25を介して第2循環経路6に流入した第1熱媒体が混合した第2熱媒体の温度を即座に計測するべく、第2復路32のうち往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25の出口よりも下流側の部位に設けられることが望ましく、第2熱源装置4に流入する第2熱媒体の温度をより正確に計測するべく、第2復路32のうち第2熱源装置4の近傍の部位に設けられることが望ましい。
(b)また、上記実施形態において、第1バルブ26、及び、第2バルブ36の開度の調節に関し、第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度に応じて無段階で調節可能に構成してもよいし、第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度に応じて段階的に変更されるような構成としてもよい。尚、第1バルブ26、及び、第2バルブ36の形状や大きさが異なっていてもよく、第1バルブ26が開状態とされた場合に、第1バルブ26における第1熱媒体の流量と、第2バルブ36における第2熱媒体の流量とが同程度となるように、第2バルブ36の開度が調節されるように構成されていればよい。
(c)上記実施形態において、第1循環経路5、及び、第2循環経路6における第1熱媒体、及び、第2熱媒体の流量の調節に関し、第1循環ポンプ7、及び、第2循環ポンプ8のオンとオフの切替えだけで行う構成としてもよいし、循環ポンプ7、8のモータの所定時間あたりの回転数を変更可能としたり、第1循環経路5、及び、第2循環経路6に対し開度調節可能な制御弁を設けたりする等して、第1熱媒体、及び、第2熱媒体の流量を適宜変更可能に構成してもよい。
また、第2循環ポンプ8を強制駆動させる強制循環制御の開始の契機を、「外気温計測センサ42の計測温度が特定外気温以下になること」にするのではなく、「第2熱媒体温度計測センサ37の計測温度が特定温度よりも高い強制循環開始温度以下となること」に設定してもよい。尚、上記実施形態では、第1熱源装置3に内蔵された第1循環ポンプ7、及び、第2熱源装置4に内蔵された第2循環ポンプ8により、第1循環経路5、及び、第2循環経路6に第1熱媒体、及び、第2熱媒体を循環させているが、かかる構成に代えて、又は、加えて、第1循環経路5、及び、第2循環経路6に第1熱媒体、及び、第2熱媒体を循環させる循環ポンプを設けることとしてもよい。
(d)上記実施形態では詳しく言及していないが、図3に示すように、それぞれ空冷式ヒートポンプチラー51により構成される第1熱源装置3、及び、第2熱源装置4は、第2熱媒体の冷熱負荷要求が多くなると熱源台数制御により、第1熱源装置3の一部が第2熱源装置4に切り替わり、切り替わった熱源装置にはバルブ52の切り替えで第1循環経路5から第2循環経路6に接続が変更され、第1熱媒体の温熱負荷要求が多くなると熱源台数制御により、第2熱源装置4の一部が第1熱源装置3に切り替わり、切り替わった熱源装置にはバルブ52の切り替えで第2循環経路6から第1循環経路5に接続が変更されるよう構成されていることとしてもよい。
この場合、空冷式ヒートポンプチラー51の冷凍サイクルの蒸発器と凝縮器と圧縮機と膨張弁の流れを4方弁で切り替えることで2つの熱交換器をそれぞれ蒸発器から凝縮器、凝縮器から蒸発器に切り替え可能で、冷熱、温熱を切り替え取り出し可能な機器特性を十分生かして、冷熱専用熱源、温熱専用熱源よりも、台数を減少した形でイニシャルコストを削減でき、中間期に冷熱専用熱源、温熱専用熱源の一部が停止して遊んでしまうところ、本構成を採用することにより熱源装置を有効利用することができる。
尚、第1熱源装置3、及び、第2熱源装置4の台数についても特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更可能である。また、第1熱源装置3、及び、第2熱源装置4として、水冷式のヒートポンプチラーを採用してもよい。さらに、外調機2の台数についても特に限定されるものではなく、第1熱源装置3、及び、第2熱源装置4を共通で使用可能な複数台の外調機2を設けることとしてもよい。加えて、複数台の外調機2を具備する構成においては、各外調機2への第1熱媒体、及び、第2熱媒体の流量等を個別に制御可能としてもよいし、一括で制御するように構成してもよい。
(e)この熱媒体に水を用いて冷熱や温熱を作る空調熱源と、空調二次側に外調機を具備する空調システムは、外調機の近傍を平行して設置されることが多い第1循環経路5の第1往路21と第1復路22、第2循環経路6の第2往路31と第2復路32それぞれに、新設工事の際にタッピングを配置しておけば、その後の改修工事で、往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管25及び往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管35をあとから設置することは、少しの計装工事を伴うだけで容易に追加できる。
1…空調システム、2…外調機、3…第1熱源装置、4…第2熱源装置、5…第1循環経路、6…第2循環経路、7…第1循環ポンプ、8…第2循環ポンプ、12…冷却コイル、13…加熱コイル、21…第1往路、22…第1復路、25…往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管、26…第1バルブ、31…第2往路、32…第2復路、35…往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管、36…第2バルブ、37…第2熱媒体温度計測センサ、41…温度調節器、42…外気温計測センサ。
Claims (4)
- 外気を取入れて温度及び湿度の調節を行い、建物内空間もしくは内調機に供給する外調機と、
建物内空間の空気を循環して温調する内調機と、第1熱源装置、及び、第2熱源装置と、
前記第1熱源装置と、前記外調機との間に第1熱媒体を循環可能とする第1循環経路と、
前記第2熱源装置と、前記外調機との間に第2熱媒体を循環可能とする第2循環経路と、
前記第1循環経路の前記第1熱媒体を流動させて前記第1循環経路に循環させる第1循環ポンプと、
前記第2循環経路の前記第2熱媒体を流動させて前記第2循環経路に循環させる第2循環ポンプとを備え、
前記第1熱源装置は前記第1熱媒体を昇温可能に構成され、前記第2熱源装置は前記第2熱媒体を降温可能に構成され、
前記第1熱媒体が前記外調機において取入れた外気の昇温に寄与し、前記第2熱媒体が前記外調機において取入れた外気の降温に寄与するように構成された空調システムにおいて、
前記第2循環経路における前記第2熱源装置入口の第2熱媒体の温度を計測する第2熱媒体温度計測手段と、
前記第1循環経路と、前記第2循環経路との間に接続される往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管、及び、往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管と、
前記往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管の開閉を行う第1バルブと、
前記往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管の開閉を行う第2バルブと、
前記第1バルブ、及び、前記第2バルブの開閉制御を行う温度調節手段とを備え、
前記温度調節手段は、
前記第2熱媒体温度計測手段で計測された前記第2熱媒体の温度が特定温度以下とされた場合に前記第1バルブを開状態とするとともに、
前記第1バルブを前記開状態とした場合に、前記第2バルブも開状態とし、
前記第1バルブが前記開状態とされた場合には、前記第1循環経路の前記第1熱媒体が、前記往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管を介して、前記第2循環経路に流入し、
前記第2バルブが前記開状態とされた場合には、前記第2循環経路の前記第2熱媒体が、前記往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管を介して、前記第1循環経路に流入することを特徴とする空調システム。 - 前記第1循環経路は、前記第1熱源装置で温度調節された前記第1熱媒体を前記外調機に供給する第1往路と、前記外調機において外気との間で熱交換が行われた前記第1熱媒体を前記第1熱源装置に供給する第1復路とを備え、
前記第2循環経路は、前記第2熱源装置で温度調節された前記第2熱媒体を前記外調機に供給する第2往路と、前記外調機において外気との間で熱交換が行われた前記第2熱媒体を前記第2熱源装置に供給する第2復路とを備え、
前記第2熱媒体温度計測手段は、前記第2復路における前記第2熱媒体の温度を計測可能に設けられ、
前記往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管は、前記第1往路と、前記第2復路との間に接続され、
前記往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管は、前記第2往路と、前記第1復路との間に接続され、
前記第1バルブが前記開状態とされた場合には、前記第1往路の前記第1熱媒体が、前記往き第1熱媒体及び還り第2熱媒体バイパス管を介して、前記第2復路に流入し、
前記第2バルブが前記開状態とされた場合には、前記第2往路の前記第2熱媒体が、前記往き第2熱媒体及び還り第1熱媒体バイパス管を介して、前記第1復路に流入することを特徴とする請求項1に記載の空調システム。 - それぞれ複数台設置されている前記第1熱源装置および前記第2熱源装置は、空冷式または水冷式のヒートポンプチラーであり、第2熱媒体の冷熱負荷要求が多くなると熱源台数制御により、前記第1熱源装置の一部が前記第2熱源装置に切り替わり、切り替わった熱源装置はバルブの切り替えで前記第1循環経路から前記第2循環経路に接続が変更され、
第1熱媒体の温熱負荷要求が多くなると熱源台数制御により、前記第2熱源装置の一部が前記第1熱源装置に切り替わり、切り替わった熱源装置は前記バルブの切り替えで前記第2循環経路から前記第1循環経路に接続が変更されるよう構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の空調システム。 - 前記外調機に取入れられる外気温を計測可能な外気温計測手段を備え、
前記外気温計測手段で計測された外気温が特定外気温以下とされた場合に、複数ある第2熱源装置のうちの1台に内蔵される第2熱媒体循環ポンプを定格流量で駆動状態として前記第2熱媒体を強制循環させる強制循環制御が行われる構成であって、
前記特定外気温は、前記第1バルブが前記開状態とされる熱媒体混合制御よりも先に、前記強制循環制御が開始されることとなる温度に設定されてい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。
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