(57)【要約】【課題】設備費用や運転費用などを節減できる農産業用空調システムを提供する。【解決手段】地中熱交換器３の熱媒を熱源として被空調空間の循環空調を行う水冷ヒートポンプ式空調機１と、空気を熱源として被空調空間の循環空調と換気と換気しながらの循環空調を切換え自在に行う空冷ヒートポンプ式空調機２と、を備える。すくなくとも被空調空間の空調負荷の変動をパラメータとして用いて水冷ヒートポンプ式空調機１と空冷ヒートポンプ式空調機３のいずれか一方のみの単独運転または併用運転に切換えるように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中熱交換器３の熱媒を熱源として被空調空間の循環空調を行う水冷ヒートポンプ式空調機１と、空気を熱源として前記被空調空間の循環空調と換気と換気しながらの循環空調を切換え自在に行う空冷ヒートポンプ式空調機２と、を備え、すくなくとも前記被空調空間の空調負荷の変動をパラメータとして用いて前記水冷ヒートポンプ式空調機１と前記空冷ヒートポンプ式空調機３のいずれか一方のみの単独運転または併用運転に切換えるように構成したことを特徴とする農産業用空調システム。
【請求項２】
水冷ヒートポンプ式空調機１と空冷ヒートポンプ式空調機２の空気熱交換器の伝熱管を楕円管にした請求項１記載の農産業用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は農産業用空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中は、所定深度より深くなると年間を通してほぼ一定の温度であるので、その地中熱を利用し空調を行うシステムがある。このシステムは、熱媒を地中熱にて温度調節する地中熱交換器と、地中熱交換器の熱媒を熱源として被空調空間の空調を行う水冷ヒートポンプ式空調機と、を備えている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０７１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この地中熱交換器の伝熱管は耐蝕性、耐久性などの点から樹脂にて製作されているため伝熱が悪く、上記システムで大きな空調負荷をまかなおうとすれば、非常に長い伝熱管が必要で設備費用や運転費用などが高くなる問題がある。また、促成栽培などでは、一日の気候変化に関係なく、栽培室内の温度を一日に何回も人工的に変化させるため、ヒートポンプを動かさずに換気のみによる外気冷房または外気暖房の機能が必要となる。このような換気のみによる外気冷房または外気暖房、循環空調、換気しながらの循環空調、の各種パターンの運転に、水冷ヒートポンプ式空調機のみで対応しようとすれば、ダンパなどの多くの部品が必要で、非常に大型化する問題もある。また、地中の熱流量は少ないため、地中熱交換器で長時間連続して熱交換を続けると、周辺の地中温度が変化したまま元に戻りにくくなり、熱交換能力が大幅に低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、地中熱交換器の熱媒を熱源として被空調空間の循環空調を行う水冷ヒートポンプ式空調機と、空気を熱源として前記被空調空間の循環空調と換気と換気しながらの循環空調を切換え自在に行う空冷ヒートポンプ式空調機と、を備え、すくなくとも前記被空調空間の空調負荷の変動をパラメータとして用いて前記水冷ヒートポンプ式空調機と前記空冷ヒートポンプ式空調機のいずれか一方のみの単独運転または併用運転に切換えるように構成したことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明によれば、農産業用の被空調空間に対して循環空調、換気循環空調、換気（外気冷房、外気暖房）などの各種パターンの運転を行える。空冷ヒートポンプ式空調機により水冷ヒートポンプ式空調機の空調負荷が減るので、水冷ヒートポンプ式空調機と地中熱交換器を小型化でき設備費用や運転費用などを節減できる。空冷ヒートポンプ式空調機が循環空調と換気と換気しながらの循環空調の機能を備えているので、水冷ヒートポンプ式空調機の構造が簡略化され、小型化を図れる。農作物の栽培用として空気温度を強制的に大幅に変化させる場合、実温度と設定温度の差が大きな空調開始時やピーク時など被空調空間の空調負荷が大きなときは、水冷ヒートポンプ式空調機と空冷ヒートポンプ式空調機を併用運転し、設定温度に達して実温度と設定温度の差が小さくなり被空調空間の空調負荷が小さなときは、水冷ヒートポンプ式空調機と空冷ヒートポンプ式空調機のいずれか一方のみの単独運転を行うことにより運転費用を削減でき、個々の運転時間が減るので長寿命となり、その分農作物などを作るコスト低減を図れる。その場合、水冷ヒートポンプ式空調機の運転を止めれば、地中熱交換器周辺の地中温度を元に戻すことができ、熱交換能力の低下を防止し得る。
請求項２の発明によれば、圧力損失が減少して熱交換効率が向上するので小型の送風機を用いることができ騒音低減を図れる。空気熱交換器も小型化でき空調機をコンパクト化できる。
【実施例】
【０００７】
図１〜図３は、本発明の農産業用空調システムの一実施例を示しており、このシステムは、圧縮式ヒートポンプを有し地中熱交換器３の熱媒を熱源として被空調空間の循環空調を行う水冷ヒートポンプ式空調機１と、圧縮式ヒートポンプを有し空気を熱源として前記被空調空間の循環空調と換気と換気しながらの循環空調を切換え自在に行う空冷ヒートポンプ式空調機２と、を備え、すくなくとも前記被空調空間の空調負荷の変動をパラメータとして用いて水冷ヒートポンプ式空調機１と空冷ヒートポンプ式空調機２のいずれか一方のみの単独運転または併用運転に切換えるように構成したものである。
【０００８】
水冷ヒートポンプ式空調機１のヒートポンプは、循環冷媒に対して蒸発・圧縮・凝縮・膨張の工程順を繰返し、この循環冷媒と熱交換する空気や熱媒などに対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うもので、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を行う給気側空気熱交換器４及び熱源側水熱交換器５と、循環冷媒を圧縮する圧縮機６と、循環冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構と、給気側空気熱交換器４及び熱源側水熱交換器５の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。給気側空気熱交換器４では循環冷媒で給気用空気を冷却又は加熱し、熱源側水熱交換器５では熱源水などの熱媒で循環冷媒を凝縮又は蒸発させる。熱源側水熱交換器５はプレート式熱交換器とする。プレート式熱交換器は、たとえば幾枚もの伝熱板（プレート）を重ねその伝熱板と伝熱板の間を熱媒と冷媒が交互に流れて互いに熱交換するように構成する。給気側の空気熱交換器４の伝熱管は圧損の少ない楕円管にするのが好ましいが円形管でもよい。
【０００９】
水冷ヒートポンプ式空調機１には、給気口と還気取入口と給気側空気熱交換器４と風量制御自在な給気側送風機と、を設け、還気取入口から取入れた被空調空間の還気を給気側空気熱交換器４で温度調整して給気口から被空調空間へ給気する。この水冷ヒートポンプ式空調機１の熱源側水熱交換器５と、地中に埋設されて内部を流れる熱媒を地中熱で熱交換する地中熱交換器３と、を熱媒が循環するように配管したもので、熱媒は送水ポンプにより送られて水冷ヒートポンプ式空調機１の熱源側水熱交換器５にて熱交換された後、地中熱交換器３にて温度調節され、これらを循環する。図例では、地中熱交換器は、Ｕ字管式を示しているが他のものでもよい。
【００１０】
空冷ヒートポンプ式空調機２のヒートポンプは、循環冷媒に対して蒸発・圧縮・凝縮・膨張の工程順を繰返し、この循環冷媒と熱交換する空気に対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うもので、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を行う給気側空気熱交換器７及び熱源側空気熱交換器８と、循環冷媒を圧縮する圧縮機９と、循環冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構と、給気側空気熱交換器及び熱源側空気熱交換器の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。給気側空気熱交換器７では循環冷媒で給気用空気を冷却又は加熱し、熱源側空気熱交換器８では熱源用空気で循環冷媒を凝縮又は蒸発させる。給気側と熱源側の空気熱交換器７、８の伝熱管は圧損の少ない楕円管にするのが好ましいが円形管でもよい。
【００１１】
空冷ヒートポンプ式空調機２は、給気口と第１還気取入口と第１外気取入口に各々連通する給気側送風路Ａと、排気口と第２還気取入口と第２外気取入口とに各々連通する熱源側送風路Ｂと、を備え、給気側送風路Ａには、第１外気取入口からの外気と第１還気取入口からの還気とがダンパ機構により選択的に通風される給気側空気熱交換器７と、風量制御自在な給気側送風機と、を設け、熱源側送風路Ｂには、第２外気取入口からの外気と第２還気取入口からの還気とが前記ダンパ機構により選択的に通風される熱源側水熱交換器８と、風量制御自在な熱源側送風機と、を設ける。前記ダンパ機構は、第１還気取入口から給気側空気熱交換器７への還気風量を制御する第１還気ダンパ１０と、第１外気取入口から給気側空気熱交換器７への外気風量を制御する第１外気ダンパ１１と、第２還気取入口から熱源側空気熱交換器８への還気風量を制御する第２還気ダンパ１２と、第２外気取入口から熱源側空気熱交換器８への外気風量を制御する第２外気ダンパ１３と、を設けて構成し、風量制御を行う。この風量制御や、水冷ヒートポンプ式空調機１と空冷ヒートポンプ式空調機２のいずれか一方のみの単独運転または併用運転に切換える制御、ヒートポンプと送風機の各々の容量制御、給気側の空気熱交換器４、７の冷媒蒸発・冷媒凝縮の切換制御、は図示省略の制御手段にて行う。なお、水冷ヒートポンプ式空調機１と空冷ヒートポンプ式空調機２の台数の増減は自由である。
【００１２】
この空冷ヒートポンプ式空調機２で循環空調運転するには、第１外気ダンパ１１と第２還気ダンパ１２を閉、第２外気ダンパ１３と第１還気ダンパ１０を開にし、第１還気ダンパ１０から取入れた被空調空間の還気を給気側空気熱交換器７で温度調整して給気口から被空調空間へ給気し、第２外気取入口１３から取入れた外気を熱源側空気熱交換器８で吸熱又は放熱し排気口から屋外へ排気する。換気循環空調運転では、第１・第２外気ダンパ１１、１３と第１・第２還気ダンパ１０、１２を開にし、第１還気ダンパ１０から取入れた還気と第１外気ダンパ１１から取入れた外気を所定割合で混合して給気側空気熱交換器７で温度調整して給気口から被空調空間へ給気し、第２外気ダンパ１３から取入れた外気と第２還気ダンパ１２から取入れた還気を所定割合で混合して熱源側空気熱交換器８で還気から熱回収しながら吸熱又は放熱し排気口から屋外へ排気する。換気（外気冷房、外気暖房）運転では、空冷ヒートポンプ式空調機２のヒートポンプを止めて、第１還気ダンパ１０と第２外気ダンパ１３を閉、第１外気ダンパ１１と第２還気ダンパ１２を開にして、第１外気ダンパ１１から外気を取入れて被空調空間に給気し、第２還気ダンパ１２から取入れた還気を排気口から屋外へ排気する。
【００１３】
例えば、被空調空間の空調負荷が大きなときは、水冷ヒートポンプ式空調機１と空冷ヒートポンプ式空調機２を併用運転し、被空調空間の空調負荷が小さなときは、水冷ヒートポンプ式空調機１と空冷ヒートポンプ式空調機２のいずれか一方のみの単独運転を行う。このとき、地中熱交換器３の熱媒温度をパラメータとして併用し、地中熱交換器３の能力が低下した場合に空冷ヒートポンプ式空調機２のみの単独運転を行って、地中熱交換器３の周辺温度を回復させるようにしてもよく、あるいは、外気温度をパラメータとして併用して単独運転と併用運転を切換え制御するも自由である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の構成例を示す簡略平面図。
【図２】水冷ヒートポンプ式空調機の説明図。
【図３】空冷ヒートポンプ式空調機の説明図。
【符号の説明】
【００１５】
１      水冷ヒートポンプ式空調機
２      空冷ヒートポンプ式空調機
３      地中熱交換器
【図１】
2006258407.tif 000003
【図２】
2006258407.tif 000004
【図３】
2006258407.tif 000005