(57)【要約】【課題】チラー設備の消費エネルギを大幅に削減することができるセントラル式空調設備を提供することを目的とする。【解決手段】冷水を製造するチラー設備１０と、チラー設備１０に接続される冷水主管と、外部から空気を取り込み、潜熱及び顕熱処理を行う外気処理空調機２０と、外気処理空調機２０によって潜熱及び顕熱処理された空気、及び、室内から吸気された空気を顕熱処理して室内へと供給する内気処理空調機３０と、を備えるセントラル式空調設備１であって、チラー設備１０は、低温冷水を製造する低温チラー１４と、その低温冷水よりも温度が高く設定された冷水を製造する高温チラー１２とを備え、冷水主管は、低温チラー１４の還主管及び高温チラー１２の往主管を共通させた中温冷水主管５０と、低温チラー１４の往主管とされた低温冷水主管４０と、高温チラー１２の還主管とされた高温冷水主管６０とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2019074269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷水を製造するチラー設備と、
前記チラー設備に接続される冷水主管と、
外部から空気を取り込み、潜熱及び顕熱処理を行う外気処理空調機と、
該外気処理空調機によって潜熱及び顕熱処理された空気、及び、室内から吸気された空気を顕熱処理して前記室内へと供給する内気処理空調機と、
を備えるセントラル式空調設備であって、
前記チラー設備は、低温冷水を製造する低温チラーと、前記低温冷水よりも温度が高く設定された冷水を製造する高温チラーとを備え、
前記冷水主管は、前記低温チラーの還主管及び前記高温チラーの往主管を共通させた中温冷水主管と、前記低温チラーの往主管とされた低温冷水主管と、前記高温チラーの還主管とされた高温冷水主管とを備えることを特徴とするセントラル式空調設備。
【請求項２】
前記低温冷水主管と前記中温冷水主管とを接続する第１バイパス管と、前記高温冷水主管と前記中温冷水主管とを接続する第２バイパス管とを備えることを特徴とする請求項１に記載のセントラル式空調設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば大規模な建築物等に採用されて好適なセントラル式空調設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模な建築物等に採用されるセントラル式空調設備においては、近年の省エネルギ化への対応として、設備全体としてのエネルギ消費効率の向上が要求されている。
【０００３】
特許文献１には、ベース負荷を担う中央熱源装置と、中央熱源装置からの冷水によって負荷を処理するゾーン空調機と、中央熱源装置への還路から冷水を取り出し冷却するヒートポンプと、を備え、複数のヒートポンプがゾーン空調機に冷水を供給可能であり、効率の良い空調を実現可能な技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０９３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図３には、比較例としてのセントラル式空調設備が備えるチラー設備が図示されている。図３に示すセントラル式空調設備による冷房運転では、潜熱及び顕熱を処理する外気処理空調機と、顕熱を処理する内気処理空調機の両方に、低温チラーからの低温冷水を供給している。この場合、低温冷水の設定温度は、外気処理（除湿）に必要な温度に設定されており、内気処理（室温への温調）に対しては必要以上に冷水の設定温度が低い状態にあり、エネルギの無駄が生じてしまう。また、離間して設置された外気処理空調機及び内気処理空調機に、それぞれ往主管及び還主管の冷水主管が必要となる。（合計４本の冷水主管が必要となる。）
【０００６】
また、特許文献１に記載の発明において空調の効率化を実現するためには、ゾーン空調機ごとにヒートポンプを設置する必要があり、配管設計（特に、ゾーン内の配管）の複雑化が懸念される。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、チラー設備の消費エネルギを大幅に削減することができるセントラル式空調設備を提供することを目的とする。
また、冷水主管本数の削減により、配管工事のコストや施工期間を削減することができるセントラル式空調設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、セントラル式空調設備は以下の手段を採用する。
即ち、本発明の一態様に係るセントラル式空調設備は、冷水を製造するチラー設備と、前記チラー設備に接続される冷水主管と、外部から空気を取り込み、潜熱及び顕熱処理を行う外気処理空調機と、該外気処理空調機によって潜熱及び顕熱処理された空気、及び、室内から吸気された空気を顕熱処理して前記室内へと供給する内気処理空調機と、を備えるセントラル式空調設備であって、前記チラー設備は、低温冷水を製造する低温チラーと、前記低温冷水よりも温度が高く設定された冷水を製造する高温チラーとを備え、前記冷水主管は、前記低温チラーの還主管及び前記高温チラーの往主管を共通させた中温冷水主管と、前記低温チラーの往主管とされた低温冷水主管と、前記高温チラーの還主管とされた高温冷水主管とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本態様に係るセントラル式空調設備は、異なる温度の冷水を製造する低温チラー及び高温チラーを備えることとした。また、低温チラーの還主管及び高温チラーの往主管を共通させた中温冷水主管と、低温チラーの往主管とされた低温冷水主管と、高温チラーの還主管とされた高温冷水主管と、を備えることとした。これにより、低温チラーで処理していた熱負荷の一部（内気処理空調機用の冷水の製造）を、低温チラーと比較して消費電力の小さい（成績係数の高い）高温チラーによって処理可能となり、内気処理空調機の往側冷水を、必要以上に温度が低い低温チラーから送水される低温冷水から、高温チラーから送水される中温冷水とすることができる。従って、低温チラーのみで構成されているセントラル式空調設備と比較して、チラー設備の消費エネルギを大幅に削減することができる。また、２本の冷水主管が外気処理空調機及び内気処理空調機に対してそれぞれ必要（合計４本の冷水主管）だったセントラル式空調設備と比較して、４本の冷水主管を３本に纏めることができ、配管工事のコストや施工期間を削減することができる。なお、内気処理空調機に備えられる内気熱交換器を、高温チラーから送水される中温冷水に対応させた設計とすることで、内気熱交換の効率向上も実現できる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係るセントラル式空調設備は、前記低温冷水主管と前記中温冷水主管とを接続する第１バイパス管と、前記高温冷水主管と前記中温冷水主管とを接続する第２バイパス管とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本態様に係るセントラル式空調設備は、低温冷水主管と中温冷水主管とを接続する第１バイパス管と、高温冷水主管と中温冷水主管とを接続する第２バイパス管とを備えることとした。これにより、各チラー設備の製造冷水量の変化や冷水供給ポンプの流量変化などに伴う各冷水主管内の冷水量変化によって生じる各冷水主管間の圧力変化をバイパス管によって吸収することができ、製造冷水量の変化による各冷水主管への圧力負荷を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るセントラル式空調設備によれば、異なる温度の冷水を製造する低温チラー及び高温チラーと、低温チラーの還主管及び高温チラーの往主管を共通させた中温冷水主管と、を備えることで、低温チラーで処理していた熱負荷の一部を、低温チラーと比較して消費電力の小さい高温チラーによって処理可能となり、チラー設備の消費エネルギを大幅に削減することができる。また、冷水主管本数の削減により、配管工事のコストや施工期間を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るセントラル式空調設備の全体構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るセントラル式空調設備のチラー設備の構成を示した図である。
【図３】比較例としてのセントラル式空調設備のチラー設備の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態に係るセントラル式空調設備について、図面を参照して説明する。
【００１５】
まず、本発明の一実施形態に係るセントラル式空調設備１の各機器の構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るセントラル式空調設備１は、チラー設備１０として、還り温度が１７℃、往き温度（設定温度）が１２℃とされた高温チラー１２と、還り温度が１２℃、往き温度（設定温度）が７℃とされた低温チラー１４とを備える。また、外部からの空気を処理する外気処理空調機２０と、外気処理空調機２０から供給される空気及び室内３６から吸気された空気を処理する内気処理空調機３０を備える。更に、７℃の低温冷水が流通する低温冷水主管４０、１２℃の中温冷水が流通する中温冷水主管５０、及び、１７℃の高温冷水が流通する高温冷水主管６０がそれぞれ備えられている。なお、各冷水温度は一例であって、これらの温度に限定されるものではない。また、チラー設備１０としては、例えばターボ冷凍機、空冷チラー、水冷チラー等が考えられ、特に限定されるものではない。
【００１６】
外気処理空調機２０は、空気流れの上流から順に、外気フィルタ２５、外気熱交換器２６及び外気ファン（図示せず）等を備える。内気処理空調機３０は、空気流れの上流から順に、内気フィルタ３３、内気熱交換器３４及び内気ファン３５等を備える。外気処理空調機２０の出口と内気処理空調機３０の入口とは、外気ダクト２７を介して接続される。室内３６には、内気処理空調機３０の出口に内気ダクト３７を介して接続された供給口３９と、外気ダクト２７に合流ダクト２８を介して接続された吸気口３８とを備える。
【００１７】
高温チラー１２の還り側は、送水用のポンプを介して高温冷水主管６０に接続され、往き側は、中温冷水主管５０に接続される。低温チラー１４の還り側は、送水用のポンプを介して中温冷水主管５０に接続され、往き側は、低温冷水主管４０に接続される。つまり、高温冷水主管６０は高温チラー１２の還主管とされ、低温冷水主管４０は低温チラー１４の往主管とされる。また、高温チラー１２の往主管及び低温チラー１４の還主管は、中温冷水主管５０として共通化されている。更に、低温冷水主管４０と中温冷水主管５０との間には第１バイパス管４５が設置され、中温冷水主管５０と高温冷水主管６０との間には第２バイパス管５６が設置される。
【００１８】
中温冷水主管５０と内気熱交換器３４の冷水入口とは、中温冷水主管５０から延設される内気用往冷水配管３１を介して接続される。内気熱交換器３４の冷水出口と高温冷水主管６０とは、高温冷水主管６０から延設される内気用還冷水配管３２を介して接続される。
【００１９】
低温冷水主管４０と外気熱交換器２６の冷水入口とは、低温冷水主管４０から延設される外気用往冷水配管２１を介して接続される。外気熱交換器２６の冷水出口は、外気用還冷水配管２２を介して、内気用還冷水配管３２に接続さる。外気用往冷水配管２１と外気用還冷水配管２２とは、流量調整弁２４を配管に備えた外気冷水バイパス配管２３を介して接続される。
【００２０】
次に、本実施形態に係るセントラル式空調設備１の冷水や空気の循環について説明する。
【００２１】
セントラル式空調設備１の運転時、高温冷水主管６０から高温チラー１２に流入した高温冷水（例えば１７℃）は、高温チラー１２によって冷却され中温冷水（例えば１２℃）となり中温冷水主管５０に流入する。中温冷水主管５０に流入した中温冷水の一部は、低温チラー１４の還り側の冷水として低温チラー１４に供給される。低温チラー１４に供給された中温冷水は、低温チラー１４によって冷却され低温冷水（例えば７℃）となって低温冷水主管４０に流入する。
【００２２】
低温冷水は、低温冷水主管４０を流通した後、外気用往冷水配管２１を介して外気処理空調機２０が備える外気熱交換器２６に流入する。流入した低温冷水は、外気熱交換器２６で熱交換された後、外気用還冷水配管２２を介して内気用還冷水配管３２に合流する。
【００２３】
中温冷水のうち低温チラー１４に供給された中温冷水の以外の中温冷水は、中温冷水主管５０を流通した後、内気用往冷水配管３１を介して内気処理空調機３０が備える内気熱交換器３４に流入する。流入した中温冷水は、内気熱交換器３４で熱交換された後、内気用還冷水配管３２を介して外気熱交換器２６から流出した冷水と混合されて、高温冷水主管６０に戻る。各冷水は、以上のサイクルを繰り返す。
【００２４】
外気処理空調機２０では、ファンによって取り込まれた外気が、外気フィルタ２５を介して外気熱交換器２６に導かれる。外気熱交換器２６では、低温冷水によって外気の潜熱及び顕熱処理を行うことで、外気を室内３６と同程度の湿度まで除湿する。なお、外気用往冷水配管２１を流通する低温冷水は、流量調整弁２４によって外気冷水バイパス配管２３へのバイパス量が調整されることで、外気熱交換器２６への流入量が調整される。
【００２５】
外気熱交換器２６によって除湿された空気は、外気ダクト２７に流通され、合流ダクト２８を介して室内３６の吸気口３８から吸気された室内空気と合流された後、内気処理空調機３０に流入する。内気処理空調機３０に流入した空気は、内気フィルタ３３を介して内気熱交換器３４に導かれる。内気熱交換器３４では、中温冷水によって空気の顕熱処理を行うことで、空調の設定温度に対応した温度まで空気を温度調整する。内気熱交換器３４によって温度調整された空気は、内気ファン３５によって送風され、内気ダクト３７を介して供給口３９から室内３６に供給される。
【００２６】
本実施形態に係るセントラル式空調設備１は、上述したように冷水や空気が循環することで運転される。
【００２７】
なお、図１においては、簡単のために、高温チラー１２及び低温チラー１４がそれぞれ１台ずつとされているが、各チラーはそれぞれ複数台あってもよく、例えば図２に示すように、３台の高温チラー１２及び２台の低温チラー１４を備えたチラー設備１０としてもよく、設備の仕様によって適宜変更できる。また、各冷水主管に冷水配管を介して接続される外気処理空調機２０及び内気処理空調機３０は、需要家の規模によってその台数を適宜変更できる。
【００２８】
本実施形態によれば以下の効果を奏する。
異なる温度の冷水を製造する低温チラー１４及び高温チラー１２を備え、また、低温チラー１４の還主管及び高温チラー１２の往主管を共通させた中温冷水主管５０と、低温チラー１４の往主管とされた低温冷水主管４０と、高温チラー１２の還主管とされた高温冷水主管６０と、を備えることとした。これにより、低温チラー１４で処理していた熱負荷の一部（内気処理空調機３０用の冷水の製造）を、低温チラー１４と比較して消費電力の小さい（成績係数の高い）高温チラー１２によって処理可能となり、内気処理空調機３０の往側冷水を、必要以上に温度が低い低温チラー１４から送水される低温冷水から、高温チラー１２から送水される中温冷水とすることができる。従って、低温チラー１４のみで構成されているセントラル式空調設備（図３参照）と比較して、チラー設備１０の消費エネルギを大幅に削減することができる。
【００２９】
また、２本の冷水主管が外気処理空調機２０及び内気処理空調機３０に対してそれぞれ必要（合計４本の冷水主管）だったセントラル式空調設備（図３参照）と比較して、４本の冷水主管を３本に纏めることができ、配管工事のコストや施工期間を削減することができる。なお、内気処理空調機３０に備えられる内気熱交換器３４を、高温チラー１２から送水される中温冷水に対応させた設計とすることで、内気熱交換の効率向上も実現できる。
【００３０】
また、低温冷水主管４０と中温冷水主管５０とを接続する第１バイパス管４５と、高温冷水主管６０と中温冷水主管５０とを接続する第２バイパス管５６とを備えることとした。これにより、各チラーの製造冷水量の変化や冷水供給ポンプの流量変化などに伴う各冷水主管内の冷水量変化によって生じる各冷水主管間の圧力変化をバイパス管によって吸収することができ、製造冷水量の変化による各冷水主管への圧力負荷を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  セントラル式空調設備
１０  チラー設備
１２  高温チラー
１４  低温チラー
２０  外気処理空調機
２１  外気用往冷水配管
２２  外気用還冷水配管
２３  外気冷水バイパス配管
２４  流量調整弁
３０  内気処理空調機
３１  内気用往冷水配管
３２  内気用還冷水配管
３６  室内
３８  吸気口
３９  供給口
４０  低温冷水主管
４５  第１バイパス管
５０  中温冷水主管
５６  第２バイパス管
６０  高温冷水主管
【図１】
2019074269.tif 000003
【図２】
2019074269.tif 000004
【図３】
2019074269.tif 000005