(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体を加熱または冷却する熱源機と、
前記熱源機の出口熱媒体温度を計測する熱媒体温度センサと、
室温を計測する室温センサと、
前記室温センサで計測された室温が第１設定温度となるように室温を制御する空調機と、
前記熱媒体温度センサで計測された熱媒体の温度が暖房用または冷房用の温度になるように当該熱媒体を加熱または冷却する熱源機温度制御手段とを備え、
前記熱源機温度制御手段は、前記第１設定温度と前記室温センサで計測された室温とを比較し、その温度差により負荷の軽重を判断し、前記温度差が小さい軽負荷時には、前記温度差に応じて、前記熱源機の出口における熱媒体の温度を、前記第１設定温度との差が小さくなるように可変するようにしたことを特徴とするビル空調システム。
【請求項２】
空調機が複数設置される場合は、任意の部屋の室温を基準として前記熱源機の制御を行う請求項１記載のビル空調システム。
【請求項３】
熱媒体を加熱または冷却する熱源機と、
前記熱源機の出口熱媒体温度を計測する出口温度センサと、
前記熱源機の入口熱媒体温度を計測する入口温度センサと、
前記出口温度センサで計測された出口熱媒体温度が暖房用または冷房用の第３設定温度になるように当該熱媒体の温度を制御する熱源機温度制御装置とを備え、
前記熱源機温度制御手段は、前記入口温度センサで計測された入口熱媒体温度と前記出口温度センサで計測された出口熱媒体温度とを比較し、その温度差により負荷の軽重を判断し、前記温度差が小さい軽負荷時には、前記温度差に応じて、前記熱源機の出口における熱媒体の温度を、前記第３設定温度との差が小さくなるように可変するようにしたことを特徴とするビル空調システム。
【請求項４】
前記熱媒体は水である請求項１から３のいずれかの項に記載のビル空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱負荷に応じて無駄のない冷暖房空調を行うビル空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来における一般的なビル空調システムは、冷房時は冷水を、暖房時は温水をそれぞれ冷却、加熱する熱源機と、各室に設置される空調機と、前記熱源機と各空調機との間を接続して冷水または温水を供給、循環させる冷温水供給管とからなっている。
【０００３】
このようなビル空調システムの運転に際しては、従来は、冷房時も暖房時も常に熱源機の出口冷温水の温度が一定の冷水温度（例えば７℃）または温水温度（例えば４５℃）となるようにし、この冷温水を循環させて冷暖房に利用している。そして、各室における温度調節は、各室内に設置された室温センサと設定温度の差によって空調機を制御することによって行っている。
【０００４】
熱源機の出口冷温水の温度設定は、ビルの熱負荷によって予め設定され、この水温の設定値を変更するには、操作員の判断により手動で変更するしか方法がなく、殆どのビルでは変更されていない。
【０００５】
このように、従来においては、熱源機の出口冷温水温度は、冷房または暖房時に一定に設定されていている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ビルの冷房に使用する冷水温度が常に一定では、月によって変化する熱負荷や一日の内でも時刻によって変化する熱負荷に対応できず、必然的にビル内最大熱負荷を想定した冷水温度設定にしなければならなくなり、熱負荷の少ない時にも熱負荷の多い時と同じ温度の冷水で冷房している。また、暖房においても、ビル内最大熱負荷を想定した温水温度設定で加熱した水を使用しており、熱負荷の少ないときも熱負荷の多い時と同じ温度の温水で暖房している。
【０００７】
このような、冷暖房に必要以上の冷温水温度は、冷温水機の熱効率の低下や配管途中での放熱の増大、ファンコイルでの過冷房・過暖房等となる。
【０００８】
そこで本発明が解決しようとする課題は、熱負荷に応じて熱媒体である水の温度を制御して、エネルギー消費の無駄のない冷暖房空調を行うビル空調システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明のビル空調システムは、熱媒体を加熱または冷却する熱源機と、前記熱源機の出口熱媒体温度を計測する熱媒体温度センサと、室温を計測する室温センサと、前記室温センサで計測された室温が第１設定温度となるように室温を制御する空調機と、前記熱媒体温度センサで計測された熱媒体の温度が暖房用または冷房用の温度になるように当該熱媒体を加熱または冷却する熱源機温度制御手段とを備え、軽負荷時には、前記熱源機温度制御手段により、前記熱源機の出口における熱媒体の温度を前記第１設定温度を基準として可変するようにしたものである。
【００１０】
空調機が複数設置される場合は、任意の部屋の室温を基準として前記熱源機の制御を行うようにすることができる。
【００１１】
また、本発明の他のビル空調システムは、熱媒体を加熱または冷却する熱源機と、前記熱源機の出口熱媒体温度を計測する出口温度センサと、前記熱源機の入口熱媒体温度を計測する入口温度センサと、前記出口温度センサで計測された出口熱媒体温度が暖房用または冷房用の第３設定温度になるように当該熱媒体の温度を制御する熱源機温度制御装置とを備え、軽負荷時には、前記熱源機温度制御手段により、前記熱源機の出口における熱媒体の温度を前記第３設定温度を基準として可変するようにしたものである。
前記熱媒体としては、水を用いることができるが、他の熱媒体でもよい。
【００１２】
本発明においては、冷温水の熱源機出口温度を冷房時は空調機冷房設定温度が維持できる上限に、暖房時は空調機暖房設定温度が維持できる下限に可変制御する。冷水の熱源出口温度を空調機冷房設定温度が維持できる上限に可変制御すれば、従来のように一定温度の冷水で冷房する場合と比較して、ビル内空調熱負荷が低い場合には、冷温水機の熱効率の低下や、冷水配管と配管周囲空気温度の温度差による配管途中での放熱の増大、ファンコイルでの過冷房等を減少させ省エネを図ることができる。また、暖房においても、一定温度の温水で暖房する場合と比較して、ビル内空調熱負荷が低い場合の省エネを図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。なお、以下の実施の形態では、熱媒体として、安全で取り扱いやすく、経済的な水を使用する例を挙げる。
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態を示すブロック図である。
本第１実施形態のビル空調システムは、熱媒体である水を加熱または冷却する熱源機１と、熱源機１の出口冷温水温度を計測する出口温度センサ２と、出口温度センサ２で計測された冷温水の温度が暖房用または冷房用の第２温度になるように冷温水を加熱または冷却する熱源機温度制御機３と、室温を計測する室温センサ４と、室温センサ４で計測された室温が第１設定温度となるように室温を制御する空調機５とを備えている。冷温水は、配管６により熱源機１と空調機５の間を接続されており、循環ポンプ７によって循環される。空調機５には、熱交換機８とファン９が設けられており、室内に冷温風を送るようになっている。
【００１５】
熱源機温度制御機３では、第１設定温度と室温センサ４で計測された室温とを比較し、その温度差に応じて熱源機１の出口における冷温水の温度（第２温度）を可変する。
【００１６】
具体例を表１及び表２に示す。表１は、従来と本実施形態における熱源機出口における冷房時の水温の例を示す。また表２は、従来と本実施形態における熱源機出口における暖房時の水温の例を示す。
【００１７】
【表１】
0003813096.tif 000002
【００１８】
【表２】
0003813096.tif 000003
【００１９】
以上のように、冷房時には軽負荷時に熱源機の出口水温を高くし、暖房時には軽負荷時に熱源機の出口水温を下げることにより、大幅なエネルギー削減が可能となる。
【００２０】
なお、空調機５が複数設置される場合は、任意の部屋、例えば熱負荷が最大の部屋の室温を基準として熱源機１の制御を行うようにする。
【００２１】
＜第２実施形態＞
図２は本発明の第２実施形態を示すブロック図である。
本第２実施形態のビル空調システムは、熱媒体を加熱または冷却する熱源機１０（Ａ〜Ｃ）と、熱源機１０の出口に設けた往ヘッダ１２における冷温水温度を計測する出口温度センサ１３と、熱源機１０の入口に設けた還ヘッダ１４における冷温水温度を計測する入口温度センサ１５と、出口温度センサ１３で計測された出口冷温水温度が暖房用または冷房用の第３設定温度になるように冷温水の温度を制御する熱源機温度制御装置１７とを備えている。図中１１（Ａ〜Ｃ）は循環ポンプ、１６は配管である。
【００２２】
なお、往ヘッダ１２及び還ヘッダ１４は熱源機１０が複数の場合に設けられるものであり、熱源機１０が単数の場合には不要である。
【００２３】
本実施形態においては、熱源機温度制御装置１７により、出口温度センサ１３で計測された冷温水の温度と入口温度センサ１５で計測された冷温水の温度とを比較し、その温度差に応じて熱源機１０Ａ〜１０Ｃの出口における冷温水の温度（第４温度）を第３設定温度を基準として可変するようにしたものである。
【００２４】
すなわち、冷房時には、還ヘッダ冷水温度が設定値より低いときは往ヘッダ温度が上がるように、還ヘッダ冷水温度が設定値より高いときは往ヘッダ温度が下がるように制御する。
【００２５】
同じように、暖房時には、還ヘッダ温水温度が設定値より低いときは往ヘッダ温度が上がるように、還ヘッダ温水温度が設定値より高いときは往ヘッダ温度が下がるように制御する。
【００２６】
具体例を表３及び表４に示す。表３は、従来と本実施形態における熱源機出口における冷房時の水温の例を示す。また表４は、従来と本実施形態における熱源機出口における暖房時の水温の例を示す。
【００２７】
【表３】
0003813096.tif 000004
【００２８】
【表４】
0003813096.tif 000005
【００２９】
以上のように、本実施形態においては、熱負荷の大小を往ヘッダの冷温水の温度と還ヘッダの冷温水温度との差で計測し、冷房時には軽負荷時に熱源機の出口水温を高くし、暖房時には軽負荷時に熱源機の出口水温を下げることにより、大幅なエネルギー削減が可能となる。
【００３０】
本発明の効果を試験するために、地域熱供給により冷暖房を行っている、空調延床面積約２０，０００ｍ２の公共設備において、冷温水の熱源出口温度可変制御を実施して見た結果、従来のシステムにより制御では年間の空調熱使用量が９０００ＧＪ程度であったのに対し、本発明を実施した場合、５０００ＧＪ程になり、４４パーセントものエネルギー節減が確認できた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、冷温水機の熱効率の低下や配管途中での放熱の増大、ファンコイルでの過冷房・過暖房等を減少させる省エネだけではなく、冷房時の冷水温度が従来よりも高くなることにより、空調機熱交換器での除湿量が減少しビル内空気湿度が低くなるのを防止すると同時に、除湿エネルギーの減少による省エネにも効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】  本発明の第２実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  熱源機
２  出口温度センサ
３  熱源機温度制御機
４  室温センサ
５  空調機
６  配管
７  循環ポンプ
８  熱交換機
９  ファン
１０Ａ〜１０Ｃ  熱源機
１１Ａ〜１１Ｃ  循環ポンプ
１２  往ヘッダ
１３  出口温度センサ
１４  還ヘッダ
１５  入口温度センサ
１６  配管
１７  熱源機温度制御装置
【図１】
0003813096.tif 000006
【図２】
0003813096.tif 000007