(57)【要約】【課題】冬期において暖房負荷に加えて、冷房負荷に対応させるために氷蓄熱槽等を有する従来の空調システムでは、氷蓄熱槽に冷熱を蓄熱するための夜間の運転において発生する熱を開放式冷却塔から放熱してしまって、その有効利用が図られていない。【解決手段】本発明では，冬期に暖房に供する第１の冷凍機１と、冬期に冷房に供する第２の冷凍機２を構成し、第２の冷凍機には蒸発器ｃ側に氷蓄熱槽等の第１の蓄熱槽７を構成すると共に凝縮器ｂ側に潜熱蓄熱槽等の第２の蓄熱槽１１を構成し、また第１の冷凍機の蒸発器側には第２の蓄熱槽に蓄熱された熱により加温した温水を供給する熱交換器４を構成した空調システムにより、上記課題を解決している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冬期に暖房に供する第１の冷凍機と、冬期に冷房に供する第２の冷凍機を構成し、第２の冷凍機には蒸発器側に第１の蓄熱槽を構成すると共に凝縮器側に第２の蓄熱槽を構成し、また第１の冷凍機の蒸発器側には第２の蓄熱槽に蓄熱された熱により加温した温水を供給する熱交換器を構成したことを特徴とする空調システム。
【請求項２】
第１の蓄熱槽が氷蓄熱槽であり、第２の蓄熱槽が潜熱蓄熱槽である請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
第１の冷凍機が空冷ヒートポンプチラーであると共に第２の冷凍機が水冷式ブラインチラーであり、第１の冷凍機の給気経路の蒸発器の上流側に第２の蓄熱槽に蓄熱された熱を利用する熱交換器を構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の空調システム。
【請求項４】
給気経路には、熱交換器をバイパスするバイパスダンパーを構成したことを特徴とする請求項３に記載の空調システム。
【請求項５】
第２の蓄熱槽に蓄熱された熱により加温した温水を供給する熱交換器を第１の冷凍機の蒸発器に構成したことを特徴とする請求項１又は２に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，事務所建築物等における空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
事務所建築物等では冬期においても冷房負荷が発生する。一方、外気取入れの外調機や窓廻りのペリメータでは冬期に暖房負荷が発生する。このような冬期における冷房負荷を賄うために、従来の空調システムでは氷蓄熱槽を設けて安い夜間電力を利用することも多い。
【０００３】
図５は氷蓄熱槽を設けた従来の空調システムの一例を示すものである。
図に示すように、この空調システムは、空冷ヒートポンプチラー１０１と水冷式ブラインチラー１０２とから構成しており、夫々のチラー１０１、１０２においてａは圧縮機、ｂは凝縮器、ｃは蒸発器を示すものである。
【０００４】
空冷ヒートポンプチラー１０１において、蒸発器ｃ側には、矢印１０４で示す給気経路が構成され、空冷ファン１０３を構成している。また凝縮器ｂ側には温水循環系統１０５を構成している。
【０００５】
一方、水冷式ブラインチラー１０２において、蒸発器ｃ側には氷蓄熱槽１０６が構成され、蒸発器ｃから氷蓄熱槽１０６内の熱交換コイル１０７に至るブライン循環系統１０８を構成している。また氷蓄熱槽１０６には冷水循環系統１０９を構成している。一方、凝縮器ｂ側には開放式冷却塔１１０との間の冷却水系統１１１を構成しており、開放式冷却塔１１０にはバイパス制御経路１１２を設けている。尚、図中符号Ｐを付した要素はポンプであり、このポンプの表示は、図１、図２においても同様である。
【０００６】
以上の構成において、図５は冬期における運転パターンの一例を図中の矢印によって示すもので、空冷ヒートポンプチラー１０１においては、圧縮機ａ、凝縮器ｂ及び蒸発器ｃによる周知のヒートポンプ動作により、凝縮器ｂにおいて温水が生成され、温水循環系統１０５を介して暖房に供されている。
【０００７】
また、水冷式ブラインチラー１０２においては、夜間の運転により氷結して氷蓄熱槽１０６に蓄えられている氷が溶かされて冷水循環系統１０９を介して冷房に供されている。
【０００８】
図５に示す運転パターンでは、同時に水冷式ブラインチラー１０２の追い掛け運転が行われており、圧縮機ａ、凝縮器ｂ及び蒸発器ｃによる周知のヒートポンプ動作により、蒸発器ｃにおいてブラインが冷却されてブライン循環系統１０８の熱交換コイル１０７により氷蓄熱槽１０６に冷熱が補充される。この追い掛け運転に際して凝縮器ｂに発生する熱は、冷却水系統１１１を介して開放式冷却塔１１０から放熱している。尚、氷蓄熱槽１０６の蓄熱量が十分である場合には、追い掛け運転は不要である。
【０００９】
そして夜間においては、安い夜間電力により、追い掛け運転と同様なパターンにより、氷蓄熱槽１０６に冷熱が供給されて蓄熱されると共に、凝縮器ｂに発生する熱が開放式冷却塔１１０から放熱される。
【００１０】
以上のように夜間において、安い夜間電力により運転して、氷蓄熱槽に冷熱を蓄熱すると共に、その際に凝縮器に発生する熱を開放式冷却塔から放熱する空調システムは、例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２７９０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上の従来の空調システムでは、氷蓄熱槽に冷熱を蓄熱するための夜間の運転において発生する熱を開放式冷却塔から放熱してしまい、その有効利用が図られていないという問題点がある。
そこで本発明では、このような問題点を解消し、夜間運転において発生する熱の有効利用を図るという課題を解決することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するために本発明では，冬期に暖房に供する第１の冷凍機と、冬期に冷房に供する第２の冷凍機を構成し、第２の冷凍機には蒸発器側に第１の蓄熱槽を構成すると共に凝縮器側に第２の蓄熱槽を構成し、また第１の冷凍機の蒸発器側には第２の蓄熱槽に蓄熱された熱により加温した温水を供給する熱交換器を構成した空調システムを提案する。
【００１３】
そして本発明では、上記の構成において、第１の蓄熱槽が氷蓄熱槽であり、第２の蓄熱槽が潜熱蓄熱槽である空調システムを提案する。
【００１４】
また本発明では、以上の構成において、第１の冷凍機が空冷ヒートポンプチラーであると共に第２の冷凍機が水冷式ブラインチラーであり、第１の冷凍機の給気経路の蒸発器の上流側に第２の蓄熱槽に蓄熱された熱を利用する熱交換器を構成した空調システムを提案する。そして本発明では、この構成において、給気経路には、熱交換器をバイパスするバイパスダンパーを構成した空調システムを提案する。
【００１５】
また本発明では、上記の構成において、第２の蓄熱槽に蓄熱された熱により加温した温水を供給する熱交換器を第１の冷凍機の蒸発器に構成した空調システムを提案する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の空調システムでは、第２の冷凍機の運転により蒸発器側の第１の蓄熱槽に冷熱を蓄熱する際に、凝縮器側で発生する熱を第２の蓄熱槽に蓄え、この蓄えた熱を、第１の冷凍機の運転により暖房を行う際に、その蒸発器に供給することにより、従来放熱されていた熱の有効利用を図ることができる。
【００１７】
第１の蓄熱槽は、従来と同様に氷蓄熱槽により構成することができ、また第２の蓄熱槽は潜熱蓄熱槽により構成することができる。
【００１８】
第１の冷凍機は空冷ヒートポンプチラーとして構成することができ、この場合には、第２の蓄熱槽から蒸発器への熱の供給は、第２の蓄熱槽からの温水を供給する熱交換器を蒸発器の給気経路の上流側に構成して行うことができる。またこの構成では、給気経路に熱交換器をバイパスするバイパスダンパーを設ければ、熱交換器を使用しない場合における通風抵抗を低減することができる。
【００１９】
また第１の冷凍機の蒸発器への第２の蓄熱槽の熱の供給は、第２の蓄熱槽に蓄熱された熱により加温した温水を供給する熱交換器を第１の冷凍機の蒸発器に構成して行うこともでき、この場合には、第１の冷凍機は、水冷の水熱源方式のヒートポンプチラーとして構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に，本発明に係る空調システムの実施の形態を添付図面を参照して説明すると、まず図１、図２は本発明の空調システムの第１の実施の形態を示す系統図であり、図１は夜間における蓄熱運転、図２は昼間における空調運転を、矢印により示すものである。
【００２１】
この実施の形態の空調システムは、概ね、第１の冷凍機である空冷ヒートポンプチラー１と、第２の冷凍機である水冷式ブラインチラー２とから構成され、図５と同様に、夫々のチラー１、２においてａは圧縮機、ｂは凝縮器、ｃは蒸発器を示すものである。
【００２２】
空冷ヒートポンプチラー１において、蒸発器ｃ側の給気経路３には、熱交換器４が構成されており、給気ファン５によって外気から取り入れられた空気は、この熱交換器４を通過した後に蒸発器ｃに供給される。また凝縮器ｂ側には温水循環系統６が構成され、この温水循環系統６を介して暖房を行う構成としている。
【００２３】
一方、水冷式ブラインチラー２において、蒸発器ｃ側には、第１の蓄熱槽としての氷蓄熱槽７が構成され、蒸発器ｃから氷蓄熱槽７内の熱交換コイル８に至るブライン循環系統９を構成している。また氷蓄熱槽７には冷水循環系統１０を構成しており、この冷水循環系統１０を介して冷房を行う構成としている。
【００２４】
また水冷式ブラインチラー２の凝縮器ｂ側には、第２の蓄熱槽としての潜熱蓄熱槽１１が構成されており、この潜熱蓄熱槽１１は、潜熱蓄熱材１２を入れた温水槽として構成しており、上記熱交換器４との間の温水循環系統１３と、第２の冷凍機２の凝縮器ｂとの間の冷却水循環系統１４を構成している。そしてこの実施の形態では、冷却水循環系統１４には開放式冷却塔１５に至る放熱系統１７を構成しており、冷却水循環系統１４に流れる温水を、放熱系統１７にも流す運転と、放熱系統１７には流さない運転とに切換弁１７により切換可能としている。
【００２５】
以上の構成において、夜間の蓄熱運転は、図１に示すように水冷式ブラインチラー２を運転して行う。この夜間の蓄熱運転では、蒸発器ｃに発生する冷熱は、ブライン循環系統９を流れるブラインを介して熱交換コイル８から氷蓄熱槽７内の水に供給され、氷結により蓄熱される。一方、凝縮器ｂに発生する熱は冷却水循環系統１４を流れる温水を介して潜熱蓄熱槽１１内の潜熱蓄熱材１２に供給され、相転移により蓄熱される。
【００２６】
次に冬期における昼間の空調運転では、図２に示すように空冷ヒートポンプチラー１の運転により凝縮器ｂに発生した熱が温水循環系統６に流れる温水に供給されて暖房が行われると共に、氷蓄熱槽７の冷水循環系統１０が運転されて、氷蓄熱槽７に蓄えられている氷が溶かされ、その冷熱が冷水循環系統１０を流れる冷水に供給され、この冷水により冷房が行われる。更に、この運転においては、温水循環系統１３が運転され、潜熱蓄熱槽１１内の潜熱蓄熱材１２に蓄えられている熱が温水循環系統１３を流れる温水に供給される。そしてこの温水は、温水循環系統１３により熱交換器４において放熱し、給気経路３を流れる空気を昇温して蒸発器ｃに熱を供給する。
【００２７】
こうして夜間の蓄熱運転において潜熱蓄熱槽１１内の潜熱蓄熱材１２に蓄えられた熱が、空冷ヒートポンプチラー１の暖房運転における蒸発器ｃに供給されて有効利用がなされる。
【００２８】
一方、冷水循環系統１０による冷房運転において、冷房負荷が大きくて、氷蓄熱槽７内の氷の溶ける量が多い場合には、図２に示すように、水冷式ブラインチラー２の追い掛け運転を行って氷蓄熱槽７に冷熱を補充する。
【００２９】
この追い掛け運転において凝縮器ｂに発生する熱は、夜間の蓄熱運転と同様に冷却水循環系統１４を流れる温水を介して潜熱蓄熱槽１１内の潜熱蓄熱材１２に供給されて蓄熱される。
【００３０】
尚、上述した冬期における夜間の蓄熱運転又は昼間の追い掛け運転において、潜熱蓄熱槽１１内の潜熱蓄熱材１２に十分な蓄熱がされる等により、凝縮器ｂの冷却が十分に行えない場合には、切換弁１７を操作して、冷却水循環系統１４の水を放熱系統１６を介して開放式冷却塔１５を通過させて冷却し、しかる後に凝縮器ｂに供給することにより、凝縮器ｂの冷却を良好に行うことができる。
【００３１】
次に図３は本発明の空調システムの第２の実施の形態を示す要部説明図であり、この実施の形態は、第１の冷凍機１、この場合には第１の実施の形態と同様に空冷ヒートポンプチラー１の蒸発器ｃの給気経路３に、熱交換器４をバイパスするバイパスダンパー１８を構成したものである。その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、その構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３２】
この実施の形態では、潜熱蓄熱槽１１からの供給熱量が不足する場合には、給気ファン５からの空気は、熱交換器４を通さずにバイパスダンパー１８を通すことにより、通風抵抗を低減することができ、また熱交換器４が使用できる場合には、バイパスダンパー１８を閉とすることにより空気を熱交換器４に確実に通過させることができる。
【００３３】
次に図４は本発明の空調システムの第３の実施の形態を示す要部説明図であり、この実施の形態は、例えば第１の実施の形態における熱交換器４の機能を、蒸発器ｃ内に構成した熱交換器１９によって行うようにしたものである。その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、その構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３４】
この実施の形態では、第１の冷凍機１は、空冷ヒートポンプチラーに替えて、水冷の水熱源方式のヒートポンプチラーとして構成することができる。
【００３５】
以上の実施の形態においては、第１の冷凍機１と第２の冷凍機２のいずれも、圧縮機を構成要素とする圧縮式冷凍機としているが、その他、吸収式冷凍機を第１の冷凍機又は第２の冷凍機として使用することもできる。
【００３６】
尚、第２の蓄熱槽を潜熱蓄熱槽とした場合の、潜熱蓄熱材１２の相転移温度は、第２の冷凍機の凝縮器において発生するよりも低く、且つ、第１の冷凍機の蒸発器に供給される空気の温度よりも高ければ良いので、従来から実用化されている無機水和塩系や有機化合物系の潜熱蓄熱材を利用することができ、その温度自体では直接的に暖房に利用できない場合にも有効に暖房に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の空調システムは、以上のとおり，冬期において暖房負荷に加えて、冷房負荷に対応させるために氷蓄熱槽等の蓄熱槽を有する空調システムにおいて、氷蓄熱槽に冷熱を蓄熱するための夜間の運転において発生する熱を開放式冷却塔から放熱せずに蓄熱し、これを昼間の暖房運転に有効利用することができるという格別な効果があり、産業上の利用可能性が大である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の空調システムの第１の実施の形態における冬期夜間の蓄熱運転を示す系統図である。
【図２】本発明の空調システムの第１の実施の形態における冬期昼間の空調運転を示す系統図である。
【図３】本発明の空調システムの第２の実施の形態を示す要部系統図である。
【図４】本発明の空調システムの第３の実施の形態を示す要部系統図である。
【図５】従来の空調システムにおける昼間の空調運転を示す系統図である。
【符号の説明】
【００３９】
１                第１の冷凍機（空冷ヒートポンプチラー）
２                第２の冷凍機（水冷式ブラインチラー）
３                給気経路
４                熱交換器
５                給気ファン
６                温水循環系統
７                第１の蓄熱槽（氷蓄熱槽）
８                熱交換コイル
９                ブライン循環系統
１０              冷水循環系統
１１              第２の蓄熱槽（潜熱蓄熱槽）
１２              潜熱蓄熱材
１３              温水循環系統
１４              冷却水循環系統
１５              開放式冷却塔
１６              放熱系統
１７              切換弁
１８              バイパスダンパー
ａ                圧縮機
ｂ                凝縮器
ｃ                蒸発器
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007303711.tif 000005
【図４】
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【図５】
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