(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調機に対して冷房用冷水もしくは暖房用温水の冷温水を供給するための２台の空調用熱源を備え、通常の空調状態において前記各空調用熱源の１台の空調能力より空調負荷が大きくなった場合は、２台の前記空調用熱源を同時運転可能に構成された空調装置において、
前記どちらか１台の空調用熱源を性能評価対象の空調用熱源としてこの空調用熱源を冷房運転もしくは暖房運転の運転モードで運転する一方で、他の１台の空調用熱源を前記性能評価対象の空調用熱源の運転モードと逆モードの冷房運転もしくは暖房運転状態に制御する逆モード運転制御手段と、
前記性能評価対象の空調用熱源と逆モードで運転されている前記他の１台の空調用熱源の冷温水出口側からこの空調用熱源の冷温水入口側にバイパス管路を介して冷温水を戻す過程で、前記空調機を還流して前記性能評価対象の空調用熱源の冷温水入口側に戻る過程の冷温水に前記他の１台の空調用熱源の冷温水の熱量を熱交換手段により伝達することによって、前記性能評価対象の空調用熱源の冷温水入口側から流入する冷温水の温度を所定の温度に調整する冷温水温度調節手段と、
前記性能評価対象の空調用熱源の冷温水入口側から流入する冷温水の温度が前記冷温水温度調節手段により所定の温度に調整された状態で、前記性能評価対象の空調用熱源の冷温水入口側における冷温水の温度と冷温水出口側における冷温水の温度とを計測する冷温水温度計測手段と、
前記性能評価対象の空調用熱源から前記空調機に供給される冷温水の流量を計測する冷温水流量計測手段と、
前記冷温水温度計測手段により計測された前記性能評価対象の空調用熱源の冷温水入口側における冷温水温度、冷温水出口側における冷温水温度、前記冷温水流量計測手段により計測された冷温水流量に基づいて前記性能評価対象の空調用熱源の性能を評価する評価手段と、を備えたことを特徴とする空調用熱源性能評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置を構成する空調機に対して熱量を供給する空調用熱源の性能を評価する空調用熱源性能評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空調機に対して冷水もしくは温水を循環させて熱量を供給する空調用熱源は、一般的には、工場から出荷する前に行われる工場試験により性能が評価される。この工場試験は、空調熱負荷を設定し、空調用熱源と空調機の間を循環させる冷水もしくは温水からなる冷温水の温度、流量、それに空調用熱源の消費電力などが計測され、それらの計測データに基づいて当該空調用熱源の性能が評価される。尚、この設定された空調熱負荷、及び計測データに基づく空調用熱源の性能評価は、一般にメーカーのカタログなどに記載される。
【０００３】
しかしながら、空調用熱源は、空調装置がビルディングなどの使用現場に設置されて日常の運転状態に入ると、空調熱負荷が時々刻々、変化するため、工場試験時のように空調用熱源の空調熱負荷を一定に設定した状態とは全く異なる。そのため、空調用熱源を使用現場に設置して空調装置が運転状態に入ると、当該空調用熱源の継続的な性能評価試験が困難になる。ところが、近年、省エネルギーの重要性が強調されており、空調用熱源の性能が低下していないか、どうか、の観点から、継続的な性能評価が望まれているが、これを実現する現実的な手段は見当たらない。
【非特許文献１】メーカーのカタログなど
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明では、空調装置が使用現場に設置されたあとの空調用熱源の性能を継続的に容易に評価することができる空調用熱源性能評価システムを提供することを解決すべき課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は、特許請求の範囲の欄に記載した空調用熱源性能評価システムにより解決することができる。
請求項１に記載の空調用熱源性能評価システムによれば、空調機に対して冷房用冷水もしくは暖房用温水の冷温水を供給するための２台の空調用熱源を備え、通常の空調状態において各空調用熱源の１台の空調能力より空調負荷が大きくなった場合は、２台の空調用熱源を同時運転可能に構成された空調装置において、
逆モード運転制御手段は、どちらか１台の空調用熱源を性能評価対象の空調用熱源としてこの空調用熱源を冷房運転もしくは暖房運転の運転モードで運転する一方で、他の１台の空調用熱源を性能評価対象の空調用熱源の運転モードと逆モードの冷房運転もしくは暖房運転状態に制御する。冷温水温度調節手段は、性能評価対象の空調用熱源と逆モードで運転されている他の１台の空調用熱源の冷温水出口側からこの空調用熱源の冷温水入口側にバイパス管路を介して冷温水を戻す過程で、前記空調機を還流して前記性能評価対象の空調用熱源の冷温水入口側に戻る過程の冷温水に、他の１台の空調用熱源の冷温水の熱量を熱交換手段により伝達することによって、前記性能評価対象の空調用熱源の冷温水入口側から流入する冷温水の温度を所定の温度に調整する。冷温水温度計測手段は、性能評価対象の空調用熱源の冷温水入口側から流入する冷温水の温度が冷温水温度調節手段により所定の温度に調整された状態で、性能評価対象の空調用熱源の冷温水入口側における冷温水の温度と冷温水出口側における冷温水の温度とを計測する。冷温水流量計測手段は、性能評価対象の空調用熱源から空調機に供給される冷温水の流量を計測する。評価手段は、冷温水温度計測手段により計測された性能評価対象の空調用熱源の冷温水入口側における冷温水温度、冷温水出口側における冷温水温度、冷温水流量計測手段により計測された冷温水流量、に基づいて性能評価対象の空調用熱源の性能を評価する。
【０００６】
上記のように、請求項１に記載の空調用熱源性能評価システムによれば、空調装置が使用現場に設置されたあとの空調用熱源の性能を継続的に容易に評価することができるために、省エネルギーなどの観点から空調用熱源の修理時期、あるいは更新時期などを定量的に決定することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、空調装置が使用現場に設置されたあとの空調用熱源の性能を継続的に容易に評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、空調用熱源１，２を備えた空調装置ＡＣＳの全体的な構成を示した構成説明図であり、この空調装置ＡＣＳは、あるビルディングに設置されている。尚、この空調装置ＡＣＳに装備されている空調用熱源１、空調用熱源２は、空調負荷が一方の空調用熱源の空調能力より大きくなった場合、両機共、運転される。あるいは、一方の空調用熱源が故障したような場合、あるいは一方の空調用熱源を定期点検する場合などは、他方の空調用熱源のみを使用する場合もある。両者は例えばヒートポンプ式空調用熱源であり、夏季には冷房用として用いられ、冬季は暖房用として用いられる。空調用熱源１，２が冷房用として用いられる場合は、空調用熱源１，２で生成された冷水が後述のエアハンドリングユニット１２、ファンコイルユニット１３などの空調機との間で循環され、暖房用として用いられる場合は、空調用熱源１，２で生成された温水が空調機との間で循環される。尚、上記冷水、温水を総称して冷温水として説明する。
【０００９】
図１に示すように、空調用熱源１，２の冷温水出口側に接続されている配管３ａ，３ｂには、後述のエアハンドリングユニット１２、ファンコイルユニット１３との間で循環される冷温水の温度を検出する温度計４ａ，４ｂが取り付けられている。また、空調用熱源１，２の冷温水入口側に接続されている配管５ａ，５ｂにはポンプ６ａ，６ｂが取り付けられているとともに、空調用熱源１，２の冷温水入口側から流入する冷温水の流量を検出する電磁流量計７ａ，７ｂと、当該冷温水の温度を検出する温度計８ａ，８ｂが取り付けられている。
【００１０】
また、空調用熱源１，２の冷温水入口側に接続されている配管５ａ，５ｂには、三方弁１０ａ，１０ｂが取り付けられている。この三方弁１０ａ，１０ｂそれぞれの一方の入水側には、空調用熱源１，２の冷温水出口側に連通されている弁４２ａ，４２ｂを介したバイパス管１８ａ，１８ｂから分岐された配管１７ａ，１７ｂが接続されている。また、三方弁１０ａ，１０ｂそれぞれの他方の入水側には、エアハンドリングユニット１２、ファンコイルユニット１３を通過した冷温水を空調用熱源１，２に戻すための配管１４ａ，１４ｂに取り付けられた弁４３ａ，４３ｂを介した配管１５ａ，１５ｂが接続されている。そして、この三方弁１０ａ，１０ｂそれぞれの吐水側は、前述のポンプ６ａ，６ｂ、電磁流量計７ａ，７ｂ、温度計８ａ，８ｂが取り付けられている前述の配管５ａ，５ｂと接続されている。
【００１１】
上記バイパス管１８ａ，１８ｂは熱交換器１１に接続されている。この熱交換器１１は、空調用熱源１，２の冷温水出口側から流出され、バイパス管１８ａ，１８ｂを流れる冷温水の熱量を交換するために設けられており、熱交換された冷温水は配管１６ａ，１６ｂと弁４４ａ，４４ｂと、配管１５ａ，１５ｂとを介して前述の三方弁１０ａ，１０ｂそれぞれの入水側に流入される。
【００１２】
前記空調用熱源１，２の冷温水出口側に連通されている配管３ａ，３ｂは、弁４１ａ，４１ｂと、配管１９ａ，１９ｂを介してヘッダー（管寄せ）２０に接続されており、ヘッダー２０を介した冷温水は、ポンプ２１によりポンプアップされてエアハンドリングユニット１２、ファンコイルユニット１３に流される。尚、ポンプ２１に並列に、流量調整用二方弁２２が接続されている。また、エアハンドリングユニット１２、ファンコイルユニット１３の冷温水出口側には流量調整用二方弁２３，２４が取り付けられており、流量調整用二方弁２３，２４の吐出口は、ヘッダー２５と接続された配管２６，２７と接続されている。尚、このヘッダー２５には上述のエアハンドリングユニット１２、ファンコイルユニット１３を通過した冷温水を空調用熱源１，２に戻すための配管１４ａ，１４ｂが接続されている。
【００１３】
図１に示しているコントロールパネル３１には、前述の空調用熱源１，２、ポンプ６ａ，６ｂ，２１、三方弁１０ａ，１０ｂ、弁４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ、流量調整用二方弁２２，２３，２４などを制御する制御部３２が設けられている。この制御部３２は、空調用熱源１，２をそれぞれ冷房運転や暖房運転に切り替える制御をする。また、空調用熱源１，２のそれぞれを性能評価する場合、空調用熱源１，２の一方を性能評価対象として冷房運転もしくは暖房運転制御し、他方の空調用熱源を性能評価対象の空調用熱源と逆の運転モード、即ち、性能評価対象の空調用熱源が冷房運転の場合は、暖房運転というように逆モード運転に制御する。尚、この性能評価の仕方については後で具体的に説明する。
【００１４】
また、このコントロールパネル３１には計測部３３が設けられていて、この計測部３３は、前記温度計４ａ，４ｂで検出された空調用熱源１，２の冷温水出口側における冷温水の温度検出信号、及び前記温度計８ａ，８ｂで検出された空調用熱源１，２の冷温水入口側における冷温水の温度検出信号を入力し、それぞれの冷温水温度を計測する。また、この計測部３３は、電磁流量計７ａ，７ｂからの流量検出信号を入力し、前述の空調用熱源１，２に流入する冷温水の流量を計測する。更に、制御部３２による空調用熱源１，２の制御に伴う消費電力などを計測する。
【００１５】
また、コントロールパネル３１には評価部３４が設けられている。この評価部３４は、上記計測部３３で計測された空調用熱源１，２の冷温水入口側における冷温水の温度、空調用熱源１，２の冷温水出口側における冷温水の温度、空調用熱源１，２に流入する冷温水の流量、それに空調用熱源１，２の消費電力などに基づいて、空調用熱源１，２の性能を評価する。尚、この性能評価の手法については後で説明する。そして、評価部３４で評価された空調用熱源１，２の性能は表示部３５に表示される。
【００１６】
図１に示した空調装置ＡＣＳにおいて、性能評価対象とするのは冷房運転状態の空調用熱源２であり、空調用熱源１は、後述するように空調用熱源２の冷温水入口側における冷温水の温度を所定の温度に設定するために暖房運転の役目をしている。この状態では、図１に示すように、制御部３２により、弁４１ａ，４３ａ，４２ｂは閉じた状態（閉弁状態を黒色で示している）に制御されるとともに、弁４１ｂ，４２ａ，４４ａ，４３ｂ，４４ｂは開弁状態に制御される。これにより、性能評価対象とする空調用熱源２からエアハンドリングユニット１２、ファンコイルユニット１３に冷水が供給されるとともに、空調用熱源１の冷温水出口側からの温水が弁４２ａ、熱交換器１１、弁４４ａ、三方弁１０ａ、ポンプ６ａを流れて循環する過程で温水の熱量が熱交換器１１により熱交換され、空調用熱源２の冷温水入口側における冷水の温度を所定の温度に設定することができる。
尚、図１では空調用熱源２を性能評価対象とし、空調用熱源１を性能評価対象の空調用熱源２の冷温水入口側における冷温水の温度を所定の温度に設定するための役割として示しているが、その逆も可能である。
【００１７】
次に、空調用熱源の性能評価の具体例について説明する。ただし、ここでは、図１に示すように冷房運転中の空調用熱源２を性能評価する場合について説明する。
前述の制御部３２は、空調用熱源２を性能評価対象として冷房運転制御するとともに、空調用熱源１を性能評価対象の空調用熱源２と逆の運転モード、即ち、暖房運転制御する。この際、制御部３２は、弁４１ａ，４３ａ，４２ｂを閉弁制御するとともに、弁４１ｂ，４２ａ，４４ａ，４３ｂ，４４ｂを開弁制御する。この状態で、性能評価対象の空調用熱源２からエアハンドリングユニット１２、ファンコイルユニット１３に例えば７℃の冷水が供給されるとともに、空調用熱源１の冷温水出口側から例えば４０℃の温水が弁４２ａ、熱交換器１１、弁４４ａ、三方弁１０ａ、ポンプ６ａを流れて循環する過程で、この温水の熱量が熱交換器１１により熱交換される。この場合、エアハンドリングユニット１２、ファンコイルユニット１３を循環した冷水が例えば８℃で戻ってきた場合、この８℃の冷水は、弁４３ｂを通って三方弁１０ｂの一方の流入口に流入されるとともに、弁４４ｂを通って熱交換器１１を流れる。この過程で８℃の冷水は、熱交換作用により例えば１２℃に加温され、配管１７ｂを通って三方弁１０ｂの他方の流入口に流入される。これにより、三方弁１０ｂの吐水口から例えば１０℃の冷水が空調用熱源２に吐出される。これにより、前述の工場試験で空調熱負荷を一定に設定した状態と同じ状態が得られる。
尚、上記のような空調用熱源の性能評価をする場合は、空調熱負荷の小さい時間帯、例えば夜間などに行われる。
【００１８】
上記のように、制御部３２による三方弁１０ｂの制御により、１０℃に設定された冷水が空調用熱源２に流入される過程で、電磁流量計７ｂにより、冷水流量が検出されるとともに、温度計８ｂにより冷水温度が検出される。更に空調用熱源２から流出された冷水の温度が温度計４ｂで検出される。このように検出された電磁流量計７ｂによる冷水流量検出信号、温度計８ｂによる冷水温度検出信号、温度計４ｂによる冷水温度検出信号は、コントロールパネル３１の計測部３３に伝送され、空調用熱源２に流入する冷水流量と冷水温度、及び空調用熱源２から送出される冷水温度が計測されるとともに、空調用熱源２の消費電力が計測される。このように、計測部３３において空調用熱源２に流入する冷水流量、冷水温度、空調用熱源２から送出される冷水温度、それに空調用熱源２の消費電力が計測されると、これらの計測データは評価部３４に送られる。
【００１９】
評価部３４には、上記計測データに基づいて空調用熱源の性能を評価するための性能評価プログラムが予め格納されており、そのプログラムの実行により空調用熱源２の性能が評価される。この場合、空調用熱源２の性能が、例えば効率として計算され、その効率が表示部３５に表示されるとともに上記計測データも表示される。尚、これらの計測データ及び性能評価結果は、評価部３４の図示していないメモリーに記録される。
【００２０】
尚、以上の説明では空調用熱源２の冷房運転時の性能を評価する手段について説明したが、空調用熱源２の暖房運転時の性能を評価する手段も冷房運転時と同様である。この場合、空調用熱源１を冷房運転に切り替えるとともに、前述の弁の制御もこれに準じて開閉制御する。更に、空調用熱源１も前記同様の手段で冷房運転時、暖房運転時の性能を評価することができる。
【００２１】
以上のように、それぞれの空調装置の空調用熱源の性能が定期的に計測評価されると、それぞれの空調用熱源の性能を継続的に評価することができる。これにより、空調用熱源の使用エネルギーの経時的な変化などを確認することができるため、省エネルギーなどの観点から、各空調用熱源の修理時期、あるいは更新時期などを定量的に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】空調用熱源性能評価システムの全体的な構成を示した構成説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
ＡＣＳ            空調装置
１，２            空調用熱源
４ａ，４ｂ        温度計
７ａ，７ｂ        電磁流量計
８ａ，８ｂ        温度計
１０ａ，１０ｂ    三方弁
１１              熱交換器
１２              エアハンドリングユニット
１３              ファンコイルユニット
３１              コントロールパネル
３２              制御部
３３              計測部
３４              評価部
３５              表示部
【図１】
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