(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物に設置される蓄熱槽と、該蓄熱槽を循環する水を冷却加熱する熱交換器と、該熱交換器に接続される蓄熱側の冷温水供給ヘッダおよび冷温水戻りヘッダと、該蓄熱側の冷温水供給ヘッダおよび冷温水戻りヘッダに接続されるヒートポンプ式冷凍機および外気を冷却または加熱して建物各室に供給する第１の空調機と、利用側の冷温水供給ヘッダおよび冷温水戻りヘッダに接続され前記第１の空調機とは別系統で各室の冷暖房負荷を処理する第２の空調機と、前記蓄熱側の冷温水供給ヘッダおよび冷温水戻りヘッダと利用側の蓄熱側の冷温水供給ヘッダおよび冷温水戻りヘッダとの間に設けられる開閉弁とを備え、
外気負荷が大きい場合には、前記開閉弁を閉じて蓄熱されたエネルギーにより外気負荷を処理し、外気負荷が小さい場合には、前記開閉弁を開いて蓄熱されたエネルギーにより外気負荷および各室の冷暖房負荷を処理することを特徴とする蓄熱式空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、蓄熱式空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蓄熱式空調システムを図８および図９により説明する。建物１の地下には蓄熱槽ＳＴが構築され、建物１の外部には、吸収式冷温水発生機（第２の空調機）ＡＲと、外気負荷処理用の水熱源式冷暖兼用空調機（第１の空調機）ＯＨＵと、蓄熱用の空気熱源式ヒートポンプチラー（ヒートポンプ式冷凍機）ＣＲ１と、通年冷水製造用の空冷式冷凍機ＣＲ２が設置されている。冷温水供給ヘッダＡ１、Ａ２および冷温水戻りヘッダＢ１、Ｂ２が備えられ、ヘッダＡ１、Ｂ１には１次ポンプＰ１を介してヒートポンプチラーＣＲ１または冷凍機ＣＲ２が接続されると共に、１次ポンプＰ１を介して熱交換器ＨＸに接続され、蓄熱槽ＳＴを循環する水を冷却または加熱するようにしている。また、ヘッダＡ１、Ｂ１には、２次ポンプＰ２を介して各室Ｒ内を空調するファンコイルユニットＦＣＵに接続され、ヘッダＡ２、Ｂ２には１次ポンプＰ１を介して冷凍機ＣＲ２が接続されると共に、２次ポンプＰ２を介してコンピュータ室等の通年冷却系のＦＣＵ（図示せず）に接続されている。さらに、空調機ＯＨＵにより冷却または加熱された外気はダクトＤを介して各室Ｒに供給されるように構成されている。
【０００３】
上記構成からなる蓄熱式空調システムの運転方法を図９により説明する。夏期には、夜間に深夜電力を利用してヒートポンプチラーＣＲ１を運転し、蓄熱槽ＳＴに７℃程度の冷水を蓄熱しておく。昼間時には、蓄熱槽ＳＴの冷水を熱源として空調機ＯＨＵを運転し、外気を冷却して各室Ｒに供給すると共に、吸収式冷温水発生機ＡＲを運転し、７℃程度の冷水を２次ポンプＰ２により各室Ｒおよび通年冷却系のＦＣＵに循環させるようにしている。また、冬季には、夜間に深夜電力を利用してヒートポンプチラーＣＲ１を運転し、蓄熱槽ＳＴに４５℃程度の温水を蓄熱しておく。昼間時には、蓄熱槽ＳＴの温水を熱源として空調機ＯＨＵを運転し、外気を加熱して各室Ｒに供給すると共に、吸収式冷温水発生機ＡＲを運転し、４５℃程度の温水を各室ＲのＦＣＵに循環させ、また、冷凍機ＣＲ２を運転し７℃程度の低温冷水を通年冷却系のＦＣＵに循環させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシステムは、外気負荷処理用の空調機ＯＨＵの熱源水と、吸収式冷温水発生機ＡＲにおいて発生する冷温水を供給ヘッダＡ１で混合させているため、夏期では除湿能力を増大させるため７℃の冷水を、冬季では４５℃の温水を維持する必要があり、その結果、図７に示すように、冷凍機ＣＯＰ（運転効率）が低下するとともに蓄熱槽熱損失が増大するという問題を有している。
【０００５】
特に、学校等の教室、会議場など室内に多人数を収容する建物においては、各種基準から１人あたりの必要給気量（換気量）が決められており、そのため、図１０に示すように、処理すべき外気負荷が多くなり、上記従来の空調システムではさらに効率が低下するという問題を有している。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、外気負荷が大きい場合に蓄熱されたエネルギーを外気負荷の処理のみに用いることにより、冷凍機の運転効率を向上させるとともに蓄熱槽の熱損失を低減させることができる蓄熱式空調システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明の蓄熱式空調システムは、建物に設置される蓄熱槽と、該蓄熱槽を循環する水を冷却加熱する熱交換器と、該熱交換器に接続される蓄熱側の冷温水供給ヘッダおよび冷温水戻りヘッダと、該蓄熱側の冷温水供給ヘッダおよび冷温水戻りヘッダに接続されるヒートポンプ式冷凍機および外気を冷却または加熱して建物各室に供給する第１の空調機と、利用側の冷温水供給ヘッダおよび冷温水戻りヘッダに接続され前記第１の空調機とは別系統で各室の冷暖房負荷を処理する第２の空調機と、前記蓄熱側の冷温水供給ヘッダおよび冷温水戻りヘッダと利用側の蓄熱側の冷温水供給ヘッダおよび冷温水戻りヘッダとの間に設けられる開閉弁とを備え、
外気負荷が大きい場合には、前記開閉弁を閉じて蓄熱されたエネルギーにより外気負荷を処理し、外気負荷が小さい場合には、前記開閉弁を開いて蓄熱されたエネルギーにより外気負荷および各室の冷暖房負荷を処理することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の蓄熱式空調システムの１実施形態を示す構成図である。建物１の地下には蓄熱槽ＳＴが構築され、建物１の外部には、吸収式冷温水発生機ＡＲと、外気負荷処理用の水熱源式冷暖兼用空調機ＯＨＵと、蓄熱用の空気熱源式ヒートポンプチラーＣＲ１と、通年冷水製造用の空冷式冷凍機ＣＲ２が設置されている。冷温水供給ヘッダＡおよび冷温水戻りヘッダＢは、バルブＶ１、Ｖ２の開閉により、蓄熱側ヘッダＡ１、Ｂ１、利用側ヘッダＡ２、Ｂ２および通年冷水側ヘッダＡ３、Ｂ３が連通または分割可能にされている。
【０００９】
蓄熱側ヘッダＡ１、Ｂ１には、１次ポンプＰ１を介してヒートポンプチラーＣＲ１または冷凍機ＣＲ２が接続されると共に、１次ポンプＰ１を介して熱交換器ＨＸに接続され、蓄熱槽ＳＴを循環する水を冷却または加熱するようにしている。利用側ヘッダＡ２、Ｂ２には、２次ポンプＰ２を介して各室Ｒ内を空調するファンコイルユニットＦＣＵに接続され、通年冷水側ヘッダＡ３、Ｂ３には１次ポンプＰ１を介して冷凍機ＣＲ２が接続されると共に、２次ポンプＰ２を介してコンピュータ室等の通年冷却系のＦＣＵ（図示せず）に接続されている。さらに、空調機ＯＨＵにより冷却または加熱された外気はダクトＤを介して各室Ｒに供給されるように構成されている。
【００１０】
上記構成からなる本発明の蓄熱式空調システムの運転方法を図１〜図５により説明する。図１、図３〜図５は、各運転モード示す図、図２は、各モードでの送水温度および蓄熱温度を説明するための図である。
【００１１】
図１は、夏モード（図２の６月中旬〜９月）の運転を示し、バルブＶ１を閉じ、バルブＶ２を開き、蓄熱側ヘッダＡ１、Ｂ１と利用側ヘッダＡ２、Ｂ２および通年冷水側ヘッダＡ３、Ｂ３を独立させている。夜間に深夜電力を利用してヒートポンプチラーＣＲ１を運転（必要に応じてＣＲ２も運転）し、蓄熱槽ＳＴに１５℃程度の高温冷水を蓄熱しておく。昼間時には、蓄熱槽ＳＴの高温冷水を熱源として空調機ＯＨＵを運転し、外気を冷却して各室Ｒに供給すると共に、吸収式冷温水発生機ＡＲを運転し、７℃程度の低温冷水を２次ポンプＰ２により各室Ｒおよび通年冷却系のＦＣＵに循環させるようにしている。
【００１２】
図３は、冬モード（図２の１２月〜２月）の運転を示し、バルブＶ１、Ｖ２を蓄熱側ヘッダＡ１、Ｂ１、利用側ヘッダＡ２、Ｂ２および通年冷水側ヘッダＡ３、Ｂ３をそれぞれ独立させている。夜間に深夜電力を利用してヒートポンプチラーＣＲ１を運転し、蓄熱槽ＳＴに２０℃程度の低温温水を蓄熱しておく。昼間時には、蓄熱槽ＳＴの低温温水を熱源として空調機ＯＨＵを運転し、外気を加熱して各室Ｒに供給すると共に、吸収式冷温水発生機ＡＲを運転し、４５℃程度の高温温水を各室ＲのＦＣＵに循環させ、また、冷凍機ＣＲ２を運転し７℃程度の低温冷水を通年冷却系のＦＣＵに循環させるようにしている。
【００１３】
図４は、冬に近い中間期１モード（図２の３月、４月、１１月）の運転を示し、バルブＶ１を開き、バルブＶ２を閉じ、蓄熱側ヘッダＡ１、Ｂ１と利用側ヘッダＡ２、Ｂ２を連通させるとともに、通年冷水側ヘッダＡ３、Ｂ３を独立させている。夜間に深夜電力を利用してヒートポンプチラーＣＲ１を運転し、蓄熱槽ＳＴに３０℃程度の低温温水を蓄熱しておく。昼間時には、蓄熱槽ＳＴの低温温水を熱源として空調機ＯＨＵを運転し、外気を加熱して各室Ｒに供給すると共に、蓄熱槽ＳＴを熱源した低温温水を各室ＲのＦＣＵに循環させ、吸収式冷温水発生機ＡＲの運転を必要以外はしないようにしている。
【００１４】
図５は、夏に近い中間期２モード（図２の５月、１０月）の運転を示し、バルブＶ１を開き、バルブＶ２を閉じ、蓄熱側ヘッダＡ１、Ｂ１と利用側ヘッダＡ２、Ｂ２を連通させるとともに、通年冷水側ヘッダＡ３、Ｂ３を独立させている。夜間に深夜電力を利用してヒートポンプチラーＣＲ１を運転し、蓄熱槽ＳＴに１０℃程度の低温温水を蓄熱しておく。昼間時には、蓄熱槽ＳＴの低温冷水を熱源として空調機ＯＨＵを運転し、外気を冷却して各室Ｒに供給すると共に、蓄熱槽ＳＴを熱源した低温冷水を各室ＲのＦＣＵに循環させ、吸収式冷温水発生機ＡＲの運転を必要以外はしないようにしている。
【００１５】
以上説明した本発明の作用効果について説明する。図６は本発明の基本的な考え方を説明するための図である。すなわち、図６（Ａ）に示す湿り空気線図において、夏期の場合、外気温度が３２℃、室温の目標値が２６℃としたとき、外気負荷は、蓄熱槽ＳＴに蓄熱するヒートポンプチラーＣＲ１と、外気負荷を処理する空調機ＯＨＵでまかない、室内のインテリアおよびペリメータ負荷は、吸収式冷温水発生機ＡＲおよびＦＣＵでまかなうようにするもので、これにより、蓄熱槽ＳＴの蓄熱温度を低くすることが可能となる。この方式は、図６（Ｂ）に示すように夏期のように外気負荷の割合が大きい場合に有効である。図６（Ｃ）に示すように中間期は、外気負荷の割合が小さいので、図６（Ａ）の方式は採用せず、図４および図５で説明したように、吸収式冷温水発生機ＡＲを運転しないで、蓄熱源のみにより空調を行う方式に切り替えるようにする。
【００１６】
図７は、本発明の効果を説明するための図であり、建物躯体を利用した地下ピット式の場合を想定して算出したもので、従来方式と比較して夏の冷房、冬の暖房、中間期の冷暖房いずれの場合でも、冷凍機の運転効率を向上させるとともに蓄熱槽の熱損失を低減させることができ。
【００１７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、第２の空調機として吸収式冷温水発生機ＡＲを採用し、冷温水を各室ＲのＦＣＵに循環させるようにしているが、冷暖兼用のヒートポンプにより、冷温水を各室ＲのＦＣＵに循環させるようにしてもよいし、また、各室Ｒにパッケージエアコンを設けてもよい。また、蓄熱槽は建物躯体を利用したものに限らず、地上タンク式においても有効である。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、外気負荷が大きい場合に蓄熱されたエネルギーを外気負荷の処理のみに用いることにより、蓄熱温度を冷房時には高く、暖房時には低くすることができるため、冷凍機の運転効率を向上させるとともに蓄熱槽の熱損失を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄熱式空調システムの１実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の蓄熱式空調システムの運転方法を説明するための図である。
【図３】本発明の蓄熱式空調システムの運転方法を説明するための図である。
【図４】本発明の蓄熱式空調システムの運転方法を説明するための図である。
【図５】本発明の蓄熱式空調システムの運転方法を説明するための図である。
【図６】本発明の基本的な考え方を説明するための図である。
【図７】本発明の効果を説明するための図である。
【図８】従来の蓄熱式空調システムの構成図である。
【図９】図８の空調システムの運転方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
１…建物
Ｒ…室
ＳＴ…蓄熱槽
ＣＲ１…ヒートポンプ式冷凍機
ＯＨＵ…第１の空調機
ＡＲ、ＦＣＵ…第２の空調機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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