(57)【要約】【課題】熱交換型換気扇と空調機の併用運転において、暖房時に外気温度に応じて熱交換型換気扇の運転を切り替えるのみで、効率的な併用運転はできていない。【解決手段】熱交換型換気扇１の熱回収量を演算する熱回収量演算部８と、熱交換型換気扇１の熱交換換気電力と普通換気電力の差電力を記憶したメモリ１０と、空調機２の成績係数を記憶したメモリ９と、空調機１を前記差電力の分稼動させた時の暖房出力量を演算する暖房出力量演算部１１と前記熱回収量と前記差電力暖房出力量を比較判定する比較判定部１３とを備え、熱回収量と差電力暖房出力量の比較結果に応じて熱交換換気と普通換気を切り替えることによって、熱量ロスのない省エネが確実に行える併用運転を実現できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の排気と給気の熱交換を行う熱交換型換気扇と、
室内の空調を行う空調機と、
前記熱交換型換気扇の制御を行う制御手段と、
前記熱交換型換気扇の熱回収量を演算する熱回収量演算手段と、
前記熱交換型換気扇の熱交換換気電力と普通換気電力の差電力を記憶した第一の記憶手段と、
前記空調機の成績係数を記憶した第二の記憶手段と、
前記空調機を前記差電力の分稼動させた時の暖房出力量を演算する差電力暖房出力量演算手段と
前記熱回収量と前記差電力暖房出力量を比較判定する比較判定手段と、
前記熱交換型換気扇の熱交換換気と普通換気を切り替える切替え手段を備え、
熱回収量と差電力暖房出力量の比較結果に応じて熱交換換気と普通換気を切り替えることを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記熱回収量演算手段は、
室内の温湿度を測定する室内温湿度測定手段と、
外気の温湿度を測定する外気温湿度測定手段と、
給気の温湿度を測定する給気温湿度測定手段と、
各温湿度の測定結果から熱回収量を演算することを特徴とする請求項１記載の空調システム。
【請求項３】
前記熱回収量演算手段は、
室内の温度を測定する室内温度測定手段と、
外気の温度を測定する外気温度測定手段と、
給気の温度を測定する給気温度測定手段と、
各温度の測定結果から熱回収量を演算することを特徴とする請求項１記載の空調システム。
【請求項４】
前記熱交換型換気扇が普通換気を行っている場合には、定期的に熱交換換気を行って外気、室内空気の測定を行い、その測定値から熱回収量を演算する請求項１〜３記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房運転時に熱交換型換気扇と空調機を併用運転する空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の暖房運転時の熱交換型換気扇と空調機の空調システムについては、屋内と屋外の温度を比較して、熱交換型換気扇の運転を熱交運転と普通換気運転で切替え省エネルギー化を図るものがある。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図４を用いてその構成を説明する。部屋を空調するための空調機１０１、１０２、熱交換運転を行うための熱交換型換気扇１０３、１０４、熱交換型換気扇１０３、１０４を運転するための運転盤１０５、１０６、室内温度を測定するための室内温度センサ１０７、１０８、外気温度を測定するための外気温度センサ１０９、１１０から構成されている。
【０００４】
空調機１０１と熱交換型換気扇１０３、運転盤１０５、室内温度センサ１０７、外気温度センサ１０９から構成される空調システムを１１１とし、残りの空調機１０２と熱交換型換気扇１０４、運転盤１０６、室内温度センサ１０８、外気温度センサ１１０から構成されるもう一組の空調システムを１１２とする。
【０００５】
空調システム１１１において、空調機１０１の暖房運転時に室内温度センサ１０７と外気温度センサ１０９の測定結果を運転盤１０５で比較して、外気温度が室内温度よりも低い場合は熱交換型換気扇１０３の運転を普通換気から熱交換運転に切り替える。逆に、外気温度が室内温度よりも高い場合は、熱交換型換気扇１０３の運転を熱交換運転から普通換気に切替える。空調システム１１２も同様の動作をするものであり、室内温度と外気温度の比較により熱交換型換気扇の運転を切替えて省エネルギー化を図る、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２３５５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、熱交換型換気扇は熱交換効率が高くなるほど熱回収量が増加し、熱交換効率は室内温湿度、外気温湿度、給気温湿度に応じて常時変化する。また、熱交換型換気扇は外気温度が低くなるほど熱回収量が増加する傾向にあるが、同じ外気温度であっても湿度のその他の条件により、熱交換効率が増減する。一方、空調機は外気温度が高くなるほど成績係数が上昇する。
【０００８】
従来の発明では、上記のような熱交換型換気扇と空調機の特性の傾向を利用して、ある外気温度に達した時点で、熱交換型換気扇の熱回収より空調機稼動による熱量のほうが大きい、との判断から、熱交換換気から普通換気に切替えて省エネを図っている。
【０００９】
しかしながら、上述したとおり、熱回収量は同じ外気温度であっても湿度その他条件により増減している。従って、外気温度が同じであっても、熱回収量が空調機稼動による熱量を上回ることもあれば下回ることもある。すなわち、従来の発明は、熱回収量が空調機稼動による熱量を上回っている状態で普通換気に切替えてしまうこともありえて、真に省
エネを図れた併用運転とは言えない。
【００１０】
本発明は上記のような従来の課題を解決するものであり、熱交換型換気扇の熱回収量と、空調機の成績係数、および熱交換換気と普通換気の消費電力差（以下差電力）から計算できる空調機の差電力分の暖房出力量を常時演算し比較して、その結果に応じて熱交換換気と普通換気を切替える。これにより、熱交換換気と普通換気の切替えを正確に判定し、熱量ロスのない、確実な省エネを行える空調システムを提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、
室内の排気と給気の熱交換を行う熱交換型換気扇と、
室内の空調を行う空調機と、
前記熱交換型換気扇の制御を行う制御手段と、
前記熱交換型換気扇の熱回収量を演算する熱回収量演算手段と、
前記熱交換型換気扇の熱交換換気電力と普通換気電力の差電力を記憶した第一の記憶手段と、
前記空調機の成績係数を記憶した第二の記憶手段と、
前記空調機を前記差電力の分稼動させた時の暖房出力量を演算する差電力暖房出力量演算手段と、
前記熱回収量と前記差電力暖房出力量を比較判定する比較判定手段と、
前記熱交換換気扇の熱交換換気と普通換気を切り替える切替え手段を備え、
熱回収量と差電力暖房出力量の比較結果に応じて熱交換換気と普通換気を切り替えることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱量ロスのない、確実に省エネとなる空調システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１のコントローラ７の構成および電気的接続を示す図
【図３】本発明の実施の形態１の熱交換型換気扇の熱回収量と空調機の成績係数および暖房出力量の推移を表す図
【図４】従来の構成を示す簡略図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の請求項１記載の空調システムは、室内の排気と給気の熱交換を行う熱交換型換気扇と、室内の空調を行う空調機と、前記熱交換型換気扇の制御を行う制御手段と、前記熱交換型換気扇の熱回収量を演算する熱回収量演算手段と、前記熱交換型換気扇の熱交換換気電力と普通換気電力の差電力を記憶した第一の記憶手段と、前記空調機の成績係数を記憶した第二の記憶手段と、前記空調機を前記差電力の分稼動させた時の暖房出力量を演算する差電力暖房出力量演算手段と、前記熱回収量と前記差電力暖房出力量を比較判定する比較判定手段と、前記熱交換換気扇の熱交換換気と普通換気を切り替える切替え手段を備え、熱回収量と差電力暖房出力量の比較結果に応じて熱交換換気と普通換気を切り替えることを特徴としたものである。
【００１５】
この構成において、熱回収量が差電力分の空調機稼動による暖房出力量を下回るようであれば、熱交換換気から普通換気に切り替える。これにより、熱量ロスのない、確実に省エネとなる熱交換型換気扇と空調機の併用運転を実現できる。
【００１６】
本発明の請求項２記載の空調システムは、前記熱回収量演算手段は、室内の温湿度を測
定する室内温湿度測定手段と、外気の温湿度を測定する外気温湿度測定手段と、給気の温湿度を測定する給気温湿度測定手段と、各温湿度の測定結果から熱回収量を演算することを特徴としたものである。この構成により、熱交換型換気扇が全熱交換型である場合の熱回収量を常時演算することができる。
【００１７】
本発明の請求項３記載の空調システムは、前記熱回収量演算手段は、室内の温度を測定する室内温度測定手段と、外気の温度を測定する外気温度測定手段と、給気の温度を測定する給気温度測定手段と、各温度の測定結果から熱回収量を演算することを特徴としたものである。この構成により、熱交換型換気扇が顕熱交換型である場合の熱回収量を常時演算することができる。
【００１８】
本発明の請求項４記載の空調システムは、前記熱交換換気扇を普通換気から定期的に熱交換換気に一時的に変更することを特徴としたものである。
普通換気状態では熱交換を行っていないため熱回収量を演算することができない。よって、一時的に熱交換換気に変更し熱回収量を演算する。これにより、普通換気から熱交換換気に変更する判定を行うことができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態の熱交換型換気扇と空調機の併用運転は、家屋に設置した熱交換型換気扇１と、空調用の空調機２、外気温湿度センサ３、室内温湿度センサ４、給気温湿度センサ５、熱交換換気と普通換気を切替えるダンパ６、そして、熱交換型換気扇１の制御を行う制御手段としてのコントローラ７から構成される。なお、外気温湿度センサ３、室内温湿度センサ４、給気温湿度センサ５は熱交換型換気扇１に内蔵されるものとする。
【００１９】
つぎに、図２にコントローラ７の構成、及び各機器やセンサとの電気的な接続の状態を示す。コントローラ７は外気温湿度、給気温湿度、室内温湿度の測定結果と熱交換型換気扇１の消費電力から熱回収量を演算する熱回収量演算部８と、空調機２の外気温度に応じた成績係数を記憶したメモリ９と、熱交換型換気扇１の熱交換換気と普通換気の消費電力の差電力を記憶したメモリ１０と、成績係数と差電力から暖房出力量を計算する暖房出力量演算部１１と、熱回収量と暖房出力量を比較判定し、切替え手段のリレー１２を通じてダンパ６を制御して熱交換換気と普通換気を切替える比較判定部１３から構成されている。
【００２０】
以下に、本発明の内容について説明する。
【００２１】
図３に、熱交換型換気扇１の熱回収量の推移と空調機２の成績係数および暖房出力量の推移を示す。ここでは、空調機２の消費電力は一定とする。空調機２の成績係数は、外気温度が高くなるにつれて上昇する。空調機２の暖房出力量は成績係数×消費電力であり、消費電力一定なら暖房出力量は成績係数に比例するので、外気温度が高くなるほど暖房出力量は大きくなる。
【００２２】
一方、熱交換型換気扇１の熱交換効率は、同じ外気温度であっても外気湿度、室内温湿度、給気温湿度の状態に応じて増減する。
【００２３】
従って、正確な熱回収量を計算するためにはそれぞれの温湿度の数値が必要となる。熱交換換気と普通換気の切替えの判断は、熱交換換気と普通換気で得られる熱量の差を比較し、いずれの換気方法がより多くの熱量を得られるかで判断する必要がある。
【００２４】
熱交換換気で得られる熱量は、熱交換素子による熱回収量＋空調機の暖房出力量であり
、普通換気で得られる熱量は空調機の暖房出力量のみとなる。普通換気では全排熱で熱回収を行わないため、熱交換換気と比べて部屋の暖房負荷が増える。従って、普通換気時は暖房負荷を補うため空調機の稼動を上げる必要がある。
【００２５】
ところが、熱交換換気と普通換気で熱交換型換気扇の消費電力に差がない場合は、熱回収量がゼロでない限り熱交換換気のほうが普通換気より得られる熱量が大きくなるため、熱交換換気を継続したほうが省エネとなる。
【００２６】
しかし、熱交換換気の消費電力が普通換気の消費電力より大きい場合は、その差電力分で空調機を稼動したほうが熱回収量より得られる熱量が大きくなる場合がある。一般的な熱交換型換気扇では、熱交換換気扇で熱交換換気と普通換気の消費電力を比較すると、熱交換素子の圧損分だけ熱交換換気の消費電力が高くなる。
【００２７】
従って、熱交換換気と普通換気の正確な切替えの判断を行うためには、この消費電力の差の分空調機２を稼動させた際に得られる暖房出力量と熱回収量を演算し比較して、どちらの換気方法がより熱量が得られるかを判定する必要がある。
【００２８】
本発明では熱回収量と暖房出力量を常時演算、比較して熱交換換気と普通換気を行うことにより、確実な省エネを実現する。
【００２９】
次に、具体的な熱交換型換気扇１の熱回収量と、空調機２の暖房出力量を計算する方法について説明する。
【００３０】
まず、熱交換型換気扇１の熱回収量を計算する。熱回収量は次式で求められる（熱回収量の単位はｋＷとする）。
【００３１】
熱回収量＝普通換気時外気負荷−熱交換換気時外気負荷  …（１）
熱回収量を計算するには普通換気時外気負荷と熱交換換気時外気負荷を求める必要があるが、普通換気時外気負荷は次式で求められる。
【００３２】
普通換気時外気負荷＝空気密度（１．２）×外気風量÷３６００
×（室内エンタルピ−外気エンタルピ）            …（２）
ここで、外気風量は部屋の換気量を確保するために必要な風量であり、普通換気、熱交換換気いずれも同じ値とする。
エンタルピは温度と湿度がわかれば一意に求めることができるので、室内エンタルピと外気エンタルピは、室内温湿度センサ４と外気温湿度センサ３の測定結果から計算することができる。その計算結果と外気風量を（２）式に代入すると普通換気時外気負荷を求めることができる。
【００３３】
次に、熱交換換気時外気負荷は次式で求められる。
【００３４】
熱交換換気時外気負荷＝普通換気時外気負荷×（１−熱交換効率）        …（３）
熱交換換気時外気負荷を求めるには（３）式の熱交換効率を求める必要があるが、熱交換効率は次式で求められる。
【００３５】
熱交換効率＝（給気エンタルピ−外気エンタルピ）
／（室内エンタルピ−外気エンタルピ）                  …（４）
給気エンタルピは、外気エンタルピや室内エンタルピと同様、給気温湿度センサ５の測定結果から求められ、それらの値を（４）式に代入すると熱交換効率が求められる。
計算して求めた熱交換効率を（３）式に代入すると、熱交換換気時外気負荷が得られる。
上記から求められた普通換気時外気負荷と熱交換換気時外気負荷を（１）式に代入すれば、熱回収量を求めることができる。
【００３６】
次に、暖房出力量演算部１１で空調機２の差電力分の暖房出力量を演算する。
【００３７】
メモリ９には外気温度に応じた空調機２の成績係数が記憶されていて、そのときの外気温度における成績係数と、メモリ１０に記憶した差電力を暖房出力量演算部１１で乗算することで空調機２の差電力分の暖房出力量を計算することができる。
【００３８】
熱回収量演算部８で計算した熱回収量と、暖房出力量演算部１１で計算した暖房出力量を比較判定部１３で比較し、熱回収量＞暖房出力量であれば、リレー１２でダンパ６を切替えて熱交換換気を行い、熱回収量＜暖房出力量であれば、同様の操作で普通換気を行う。
【００３９】
この本発明により、外気温度のみの判断では実現できない熱量ロスのない熱交換型換気扇と空調機の併用運転が可能となる。
【００４０】
また、本発明は、熱交換型換気扇の風量と熱交換換気と普通換気の消費電力差、空調機の外気温度に応じた成績係数が判っていれば、空調機や熱交換型換気扇の能力やサイズを問わず適用することができる。
【００４１】
以上の説明では、熱交換型換気扇が熱交換換気と普通換気の切替機能を有している場合について説明したが、空調機と排気だけの換気扇と熱交換型換気扇を組み合わせたシステムにおいても適用できる。特に、熱交換型換気扇の熱交換換気と普通換気との差電力が小さい場合に本発明の効果が大きく得られる。
【００４２】
すなわち、熱交換型換気扇が小型のものは、小型化による風路の制約から普通換気時も圧損が高くなり、熱交換換気と普通換気の圧損の差が小さいものがある。
この場合、圧損の差が小さいため差電力が小さくなり成績係数が高くても暖房出力量が小さくなるため、熱回収量が小さくなるまで外気温度が高くならないと普通換気に切替わらない可能性がある。
【００４３】
このような場合には、熱交換型換気扇は熱交換換気専用とし普通換気には排気専用の換気扇を用いることで、熱交換換気と普通換気の消費電力差を大きくして差電力を大きく取ることによって、本願発明を適用することができる。
【００４４】
また、これまでの説明では、熱回収量を計算するために温湿度が必要であるため、外気、室内、給気にそれぞれ温湿度センサを用いているが、これは全熱型熱交換型換気扇への適用を想定したものである。
【００４５】
温度のみでも簡易的に熱交換効率および熱回収量を演算することは可能であり、温湿度センサを温度センサに変更することで、本発明は顕熱型熱交換型換気扇への適用も可能である。
【００４６】
また、本発明では、熱交換型換気扇の熱交換換気時の熱回収量と空調機の暖房出力量を演算し、比較する必要がある。空調機の暖房出力量は所定の値が用いられるが、熱回収量は外気と室内空気の状態によるので、外気、室内空気の温度等を測定することが必要になる。
【００４７】
そこで、普通換気を行っている場合には、比較判定部１３にて定期的かつ一定時間、普
通換気から強制的に熱交換換気に切替えるようにする。このとき、外気、室内空気の温度（および湿度）の計測を行なう。
【００４８】
これにより、普通換気時であっても熱回収量を計算できるようになり、熱回収量と暖房出力量を常時比較できるため、普通換気から熱交換換気への切替えを行うことができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、熱交換型換気扇と空調機を併用運転する空調システムに適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１  熱交換型換気扇
２  空調機
３  外気温湿度センサ
４  室内温湿度センサ
５  給気温湿度センサ
６  ダンパ
７  コントローラ
８  熱回収量演算部
９  メモリ
１０  メモリ
１１  暖房出力量演算部
１２  リレー
１３  比較判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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