(57)【要約】【課題】ゾーニングなどを行う空調システムの設備コストや運転コストを抑え、効率良く熱源機を運転する。【解決手段】  熱源機１と、熱源機１で温度調整された熱源水が流れる熱源水回路２と、を備える。熱源水回路２が、冷温水コイル式空調機１９が接続されたＣ系水路１６と、水冷ヒートポンプ式空調機４が接続されたＨＰ系水路１７と、を有する。Ｃ系水路１６の出口とＨＰ系水路１７の入口を接続する。冷温水コイル式空調機１９で被空調空間の所定ゾーンを空調しかつこれとは異なるゾーンを水冷ヒートポンプ式空調機４で空調するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源機１と、この熱源機１で温度調整された熱源水が流れる熱源水回路２と、を備え、この熱源水回路２が、１台又は複数台の冷温水コイル式空調機１９が接続されたＣ系水路１６と、１台又は複数台の水冷ヒートポンプ式空調機４が接続されたＨＰ系水路１７と、を有し、前記Ｃ系水路１６の出口と前記ＨＰ系水路１７の入口を接続し、前記冷温水コイル式空調機１９で被空調空間の所定ゾーンを空調しかつこれとは異なるゾーンを前記水冷ヒートポンプ式空調機４で空調するように構成したことを特徴とする大温度差水熱源空調システム。
【請求項２】
熱源水回路２のＨＰ系水路１７より下流の返り管２ｂに、被空調空間から屋外へ空気を排出する機能とこの屋外排出空気と前記返り管２ｂからの熱源水との間で所定熱源水温差となるように熱移動させるヒートポンプ６とを有する水冷ヒートポンプ式熱回収機１３を、接続した請求項１記載の大温度差水熱源空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大温度差水熱源空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゾーニングを行える水熱源空調システムとして、ボイラーや冷却塔などの熱源機と、この熱源機で温度調整された熱源水が流れる熱源水回路と、この熱源水回路の熱源水が通水される複数の屋内冷暖房用水冷ヒートポンプ式空調機と、を備えたものがある。
【０００３】
このシステムでは広い温調範囲でゾーニングを行うことができるが、冷温水コイル式空調機と比べて水冷ヒートポンプ式空調機はヒートポンプなどの部品や圧縮機などの運転が余分に必要で、設備コストや運転コストが高くなる。また、熱源機の運転効率は往きと返りの水温差により変動するが、水冷ヒートポンプ式空調機の冷暖房運転などによって生じる水温差（熱源負荷）が小さいため、熱源機を効率良く温調運転することが難しい。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３４１６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、水冷ヒートポンプ式空調機によるゾーニングでは設備コスト及び運転コストがかかる点と熱源機の運転に無駄が発生しやすい点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するため、熱源機と、この熱源機で温度調整された熱源水が流れる熱源水回路と、を備え、この熱源水回路が、１台又は複数台の冷温水コイル式空調機が接続されたＣ系水路と、１台又は複数台の水冷ヒートポンプ式空調機が接続されたＨＰ系水路と、を有し、前記Ｃ系水路の出口と前記ＨＰ系水路の入口が接続し、前記冷温水コイル式空調機で被空調空間の所定ゾーンを空調しかつこれとは異なるゾーンを前記水冷ヒートポンプ式空調機で空調す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】
【０００７】
請求項１の発明によれば、たとえば北向きで熱負荷が増減しにくい（温調範囲が広くない）ゾーンを運転コストの安い冷温水コイル式空調機１９で空調し、南向きで熱負荷が大幅に増減しやすい（温調範囲が広い）ゾーンを水冷ヒートポンプ式空調機４で細かく能力調整しながらゾーニングできるうえに、Ｃ系水路１６の冷温水コイル式空調機１９と、ＨＰ系水路１７の水冷ヒートポンプ式空調機４と、の併用運転により、熱源水の往きと返りの水温差を大きくとれるので、熱源機の運転効率が良くなり、省エネとなる。また、安価な冷温水コイル式空調機１９を用いることにより設備コストも低減できる。
請求項２の発明によれば、熱源負荷の変動があっても水冷ヒートポンプ式熱回収機１３にて熱源水の往きと返りの水温差を調整し、常時安定して熱源機を高効率運転でき省エネを図れる。水冷ヒートポンプ式熱回収機１３を返り管２ｂに接続してあるので、冷温水コイル式空調機１９に対して能力変動などの影響を与えることなく併用運転できる。
【実施例】
【０００８】
図１と図２は、本発明の大温度差水熱源空調システムの一実施例を簡略図で示しており、この大温度差水熱源空調システムは、熱源機１と、この熱源機１で温度調整された熱源水が流れる熱源水回路２と、熱源水を矢印方向に送る送水ポンプ３と、を備えている。熱源機１は、温水用のボイラーと冷水用の冷却塔又はチラーなどと図示省略の切換機構とにより熱源水を温水と冷水に切換え自在として構成する。熱源水回路２は、１台又は複数台の冷温水コイル式空調機１９が接続されたＣ系水路１６と、１台又は複数台の水冷ヒートポンプ式空調機４が接続されたＨＰ系水路１７と、を有し、Ｃ系水路１６の出口とＨＰ系水路１７の入口を接続し、冷温水コイル式空調機１９で被空調空間の所定ゾーンを空調しかつこれとは異なるゾーンを水冷ヒートポンプ式空調機４で空調するように構成する。
【０００９】
冷温水コイル式空調機１９の熱源水入口路はＣ系水路１６の往き管１６ａに、熱源水出口路はＣ系水路１６の返り管１６ｂに、それぞれ接続する。水冷ヒートポンプ式空調機４の熱源水入口路はＨＰ系水路１７の往き管１７ａに、熱源水出口路はＨＰ系水路１７の返り管１７ｂに、それぞれ接続する。熱源水回路２のＨＰ系水路１７より下流の返り管２ｂには、被空調空間から屋外へ空気を排出する機能とこの屋外排出空気と返り管２ｂからの熱源水との間で所定熱源水温差となるように熱移動させるヒートポンプ６とを有する水冷ヒートポンプ式熱回収機１３を、接続する。
【００１０】
冷温水コイル式空調機１９は、図示省略するが、ケーシング内に熱源水回路２の熱源水が通水される冷温水コイルと給気用送風機とを備え、この冷温水コイルにて空調用空気を冷却又は加熱し、冷房運転と暖房運転を切換自在に行い、被空調空間に給気して空調する。冷温水コイル式空調機１９にはエアハンドリングユニットやファンコイルユニットなど各種のものが適用される。
【００１１】
水冷ヒートポンプ式空調機４は、図示省略するが、ケーシング内に水冷ヒートポンプと給気用送風機とを備え、水冷ヒートポンプは、熱源水と冷媒を熱交換する水熱交換器と、冷媒と空調用空気を熱交換する空気熱交換器と、圧縮機と、膨張弁と、冷媒循環方向の正逆の切換弁と、受液器等と、を配管接続して冷媒循環回路を構成しかつ切換弁により水熱交換器と空気熱交換器の吸熱と放熱（蒸発機能と凝縮機能）を切換自在に構成する。この水冷ヒートポンプの空気熱交換器にて空調用空気を冷却又は加熱し、冷房運転と暖房運転を切換自在に行い、被空調空間に給気して空調する。
【００１２】
水冷ヒートポンプ式熱回収機１３はケーシング５内にヒートポンプ６と排気用送風機７とを備えている。このケーシング５には空気取入口１４と空気排出口１５を設けて内部の送風路と連通連結する。ヒートポンプ６は、屋外排出空気と冷媒を熱交換する空気熱交換器９と、熱源水と冷媒を熱交換する水熱交換器８と、圧縮機１０と、膨張弁と、冷媒循環方向の正逆の切換弁（四方弁）と、図示省略の受液器等と、を配管接続して冷媒循環回路を構成しかつ切換弁により水熱交換器８と空気熱交換器９の吸熱と放熱（蒸発機能と凝縮機能）を切換自在に構成する。空気取入口１４は屋内の被空調空間と連通させ、空気排出口１５は屋外に連通させ、被空調空間からの屋外排出空気が空気熱交換器９に通風されるように構成する。この屋外排出空気にて空気熱交換器９を流れる冷媒を冷却又は加熱し、その冷媒にて水熱交換器８を流れる熱源水を冷却又は加熱して水温調整し、熱源水回路２の返り管２ｂから熱源機１に熱源水を戻す。この返り管２ｂに流量制御弁１２を設け、熱源水回路２における流量制御弁１２より上流部をヒートポンプ６の熱源水入口路に接続し、熱源水回路２における流量制御弁１２より下流部を水冷ヒートポンプ６の熱源水出口路に接続する。流量制御弁１２は図示省略の制御手段により、ヒートポンプ６の運転を停止するときは全開として熱源水が水熱交換器８にその内部抵抗により流れないようにし、ヒートポンプ６の運転を行うときは開度調節を行い所定流量の熱源水が水熱交換器８に流れるようにする。したがって、熱源水回路２とヒートポンプ６の間に送水ポンプを設けなくても熱源水を分流させて必要水量だけヒートポンプ６に流すことができる。
【００１３】
例えば冷温水コイル式空調機１９で冷房運転する場合、熱源水回路２に熱源水（冷水）を流して冷温水コイルで空調用空気を冷却する。Ｃ系水路１６の往き管１６ａから空調機１９に入った熱源水は空調用空気から吸熱して温度上昇（たとえば７℃から１２℃へ）しＣ系水路１６の返り管１６ｂに出る。このＣ系水路１６の返り管１６ｂからＨＰ系水路１７の往き管１７ａを介して熱源水を水冷ヒートポンプ式空調機４の水熱交換器に流し、水冷ヒートポンプの循環冷媒が水熱交換器で凝縮（放熱）し空気熱交換器で蒸発（吸熱）するように機能させ、熱源水で循環冷媒を凝縮させ、空気熱交換器で空調用空気を冷却する。ＨＰ系水路１７の往き管１７ａから水熱交換器に入った熱源水は前記冷媒放熱作用により温度上昇（たとえば１２℃から１７℃へ）しＨＰ系水路１７の返り管１７ｂに出る。水熱交換器から返り管１７ｂに出た熱源水は熱源機１に戻って温度調整され、熱源水回路２を循環する。暖房運転する場合は、熱源水回路２に熱源水（温水）を流して冷温水コイルで空調用空気を加熱し、水冷ヒートポンプ式空調機４の空気熱交換器と水熱交換器を冷房運転の場合とは逆に機能させ、空気熱交換器で空調用空気を加熱する。
【００１４】
このとき熱源負荷変動の度合により、熱源機１に熱源水が所定の水温差で戻ってこなければ、所定の水温差となるように水冷ヒートポンプ式熱回収機１３にて熱源水の往きと返りの水温差を調整する。例えば所定水温差よりも大きくなる場合、流量制御弁１２の開度調整により返り管２ｂの熱源水を水冷ヒートポンプ式熱回収機１３の水熱交換器８に流し、ヒートポンプ６の循環冷媒が空気熱交換器９で凝縮（放熱）し水熱交換器８で蒸発（吸熱）するように機能させ、温調された被空調空間からの空気で循環冷媒を凝縮させ、水熱交換器８で熱源水を冷却するサイクルで熱回収機１３を運転する。このようにして屋外排出空気と返り管２ｂからの熱源水との間で所定熱源水温差となるように熱移動させる。水熱交換器８から返り管２ｂに出た熱源水は熱源機１に戻って温度調整される。所定水温差よりも小さくなる場合は、上記とは逆にして、温調された被空調空間からの空気で循環冷媒を蒸発させ、水熱交換器８で熱源水を加熱するサイクルで熱回収機１３を運転して屋外排出空気と返り管２ｂからの熱源水との間で所定熱源水温差となるように熱移動させる。
【００１５】
なお、前記実施例において、水冷ヒートポンプ式熱回収機１３と水冷ヒートポンプ式空調機４と冷温水コイル式空調機１９の数の増減は自由である。熱源水回路２はダイレクトレターン方式、リバースレターン方式やこれらの併用方式など各種の方式に変更自由であり、ＨＰ系水路１７を１本の主管が往き管と返り管を兼用する１管式として、水冷ヒートポンプ式空調機４を前記主管に接続してもよい。さらに、返り管２ｂに昇圧用の送水ポンプを設けるも自由である。本発明の返り管２ｂとしては、たとえば主管の返り管と、この主管から並列に分岐する枝管の返り管のいずれも含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】大温度差水熱源空調システムの全体簡略説明図である。
【図２】大温度差水熱源空調システムの要部簡略説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１    熱源機
２    熱源水回路
２ｂ  返り管
４    水冷ヒートポンプ式空調機
６    ヒートポンプ
１３  水冷ヒートポンプ式熱回収機
１６  Ｃ系水路
１７  ＨＰ系水路
１９  冷温水コイル式空調機
【図１】
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【図２】
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