説明

空調システムの運転方法及び空調システムの構築方法

【課題】蓄熱槽内の水を中央熱源方式の冷熱源として使用している空調設備を更新してビルマルチ方式空調システムを構築する際に、既設の蓄熱槽を有効に利用して、冷房負荷の高い盛夏においても、外気を利用した省エネ効果の高い空調を実施する。
【解決手段】蓄熱槽1内の水を、中央熱源方式の冷熱源として使用している空調設備を更新してビルマルチ方式の空調システムを構築する際に、既設の蓄熱槽をそのまま新しい空調システムの蓄熱槽1として用いる。夜間においては、蓄熱槽1の水は、冷却塔4によって外気を利用して冷却する。昼間の冷房運転の時には室外機11と室内機12との間で循環する冷媒と、蓄熱槽1の水とを冷媒−水熱交換器21で事前に熱交換する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空調システムの運転方法及び空調システムの構築方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、図1に示したような、蓄熱槽1とターボ冷凍機2などのセントラル熱源を有する空調システムを採用している建築物3においては、設備更新の際に、図2に示したような、一台の室外機11に対して複数台の室内機12を接続したマルチ空調システム(いわゆる、ビルマルチ方式の空調システム)を単純に導入し、蓄熱槽1の利用を放棄する例が増えている。
【0003】
しかしながらそのように単純にビルマルチ方式の空調システムを採用すると、折角設置した蓄熱槽1を利用する機会がなくなり、設備が無駄になるばかりでなく、蓄熱調整契約やピーク時間調整契約の恩恵が受けられなくなる。蓄熱調整契約とは、氷蓄熱空調システムなどの運転により昼間時間から夜間時間へ負荷移行できる需要家と電力会社との間で結ばれる電力料金の割引契約であり、またピーク時間調整契約とは、電力需要旺盛期の需要ピーク時に負荷を調整することで割引を受けられる契約である。そこでビルマルチ方式空調システムに設備更新する際に、これまで使用していた蓄熱槽1をそのまま用いてこれを有効に利用することが望まれている。
【0004】
他方、ビルマルチ方式空調システムについては、可能な限り省エネ効果を高めた技術として、室外機と室内機との間を循環する冷媒を、冷却塔からの冷却水で冷却する、いわゆる冷媒サブクールシステムが提案されている(特許文献1、2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2006−52934号公報
【特許文献2】特開2006−284083号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、冷却塔の冷却水の温度は外気湿球温度に依存するため、冷房負荷の高い盛夏の日中には、水温が上昇し、冷媒サブクールシステムの所期の省エネ効果やピークカット効果が得られないおそれがある。そして既述したように、設備更新の際に、従来利用していた蓄熱槽を放棄する点については、たとえこれを非常用の水源や防火水槽に利用するにしても、いわゆる死に水が長期間滞留することになってしまい、藻や昆虫が発生したり、悪臭の原因になったりする。
【0007】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、蓄熱槽内の水を、中央熱源方式の冷熱源として使用している空調設備を更新してビルマルチ方式空調システムを構築する際にも、既設の蓄熱槽を有効に利用することができ、しかも冷房負荷の高い盛夏においても、外気を利用した省エネ効果の高い空調を実施することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記目的を達成するため、本発明は、室外機と室内機の間で冷媒を循環させ、冷凍サイクルを行うことにより建築物内の空調空間を冷房する圧縮膨張方式の空調装置を有する建築物の空調システムにおいて、前記冷媒と前記建築物に設けられた蓄熱槽からの水とを熱交換させる熱交換器と、外気を利用して前記蓄熱槽の水を冷却する冷却装置を有し、夜間時には前記冷却装置によって蓄熱槽内の水を冷却し、昼間の冷房時には、前記熱交換器により前記蓄熱槽内の水と前記冷媒とを熱交換することを特徴としている。
【0009】
冷却装置としては、たとえば冷却塔や空冷式チラーを用いることができる。
【0010】
本発明によれば、夜間時に冷却装置によって蓄熱槽内の水を冷却し、この蓄熱槽内の冷却された水を、昼間時の冷房時に、室外機と室内機の間で循環する冷媒と熱交換するようにしたので、冷房負荷の高い盛夏の日中であっても、省エネ効果の高い空調を実施することができる。しかもその際に利用する蓄熱槽は、既存の設備のものをそのまま利用することができ、遊休蓄熱槽を効果的に用いることが可能である。しかも蓄熱槽内の水が、熱交換器や冷却装置との間を循環するので、循環時間が1年中、あるいは24時間中でなくとも、藻や昆虫の発生を大きく抑えることができ、また異臭の発生も抑制できる。
【0011】
またかかる空調システムの運転方法における前記空調システムを構築する方法としては、蓄熱槽内の水を、中央熱源方式の冷熱源として使用している空調設備を更新してビルマルチ方式の空調システムを構築する際に、前記空調設備の既設の蓄熱槽を、前記空調システムの蓄熱槽として用い、前記熱交換器と前記蓄熱槽との間に水の循環系配管を施工し、前記冷却装置と前記蓄熱槽との間に水の循環系配管を施工することを特徴とする、空調システムの施工方法を提案できる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、蓄熱槽内の水を、中央熱源方式の冷熱源として使用している空調設備を更新してビルマルチ方式空調システムを構築する際にも、既存設備の蓄熱槽を有効に利用することができ、しかも冷房負荷の高い盛夏においても、外気を利用した省エネ効果の高い空調を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】設備更新前の蓄熱槽とセントラル熱源を有する空調システムの系統の概略を示す説明図である。
【図2】従来の設備更新後のビルマルチ方式の空調システムの系統の概略を示す説明図である。
【図3】本実施の形態に従って構築した空調システムの系統の概略を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態について説明すると、実施の形態が対象とする更新前の空調設備は、前記した図1に示した蓄熱槽とセントラル熱源を有する空調システムを採用している。すなわち、この更新前の空調設備は、地下階に蓄熱槽1を有している。蓄熱槽1は、取水槽1aと冷却槽1bとに分割され、仕切壁1cに形成された連通口1dによって両槽は、連通している。冷却槽1bの水は、ポンプで取水され、ターボ冷凍機2において冷媒と熱交換して降温された後、取水槽1aの水面近くに送水される。ターボ冷凍機2の冷媒は、屋外に設置された冷却塔4において冷却された冷却水によって冷却される。
【0015】
そして取水槽1a内の冷水(たとえば7℃)は、底部近傍に設置された取水口からポンプ5によって取水され、往管Aを通じて建築物内の各階に設置されている室内機(たとえばファンコイルユニット)12に送水され、これによって冷房運転を実施するようになっている。室内機12のコイルにおいて昇温した水は、還管Bを通じて蓄熱槽1の冷却槽1bへと戻される。
【0016】
またこの既存の空調設備は、暖房運転用にボイラ6を有しており、ボイラによって昇温された温水は、ポンプ7によって各室内機12へと往管Aを通じて供給され、暖房に供された後、還管Bを経由して再びボイラ6へと戻される。なお建築物3の屋上には、還管Bに通ずる膨張タンク8が設置され、配管系の温度変化による水の膨張、収縮を吸収するようになっている。
【0017】
このような蓄熱槽1内の水を、中央熱源方式の冷熱源として使用している建築物3の空調設備をビルマルチ方式の空調システムに更新する場合、本実施の形態によれば、蓄熱槽1をそのまま使用することができる。すなわち、まず、通常のビルマルチ方式の空調システムと同様、膨張タンク8が撤去され、たとえば建築物3の屋上に、冷媒の圧縮機を備えた室外機11が所定の台数設置される。この例では、図1に示したように、各階に置かれている膨張弁を備えた室内機群に対して1台の割合で、屋上に設置されている、
【0018】
そして各室外機11と各階の室内機12と間で冷媒が循環する配管が施工される。その際、冷媒の循環経路に、冷媒−水熱交換器21が設けられる。
【0019】
他方、既設の蓄熱槽1周りについては、ターボ冷凍機2及び当該ターボ冷凍機2と冷却槽1bとの間の配管が撤去される。またボイラ6及び温水系統の配管、ボイラの煙突等も撤去される。
【0020】
そして冷媒−水熱交換器21と蓄熱槽1の取水槽1aとの間に、水の循環系等の配管が施工される。この場合、既設の蓄熱槽1からの往管A、蓄熱槽1に戻すための還管Bの大部分をそのまま使用することができ、また往管Aを通じて取水槽1a内の冷水を供給するポンプ5もそのまま使用することができる。
【0021】
一方、蓄熱槽1の冷却槽1bと冷却塔4との間には、水の循環配管である取水管23、戻し管24が施工される。この循環配管によって、ポンプ22によって取水された水は、取水管23を通じて冷却塔4に送られ、冷却塔4において降温した水は、戻し管24を通じて再び冷却槽1bの底部付近へと戻される。この場合、冷却塔4は既設のものをそのまま使用してもよいが、より能力の小さい冷却塔に交換してもよい。これによって冷却塔で消費される電力等を軽減させることができる。なお補給水の供給管は、たとえば戻し管24や蓄熱槽1に適宜接続すればよい。
【0022】
以上の施工により、実施の形態にかかる運転方法を実施するための空調システムが構築される。そしてまず夜間において、蓄熱槽1内の水は、冷却塔4によって冷却されて蓄熱槽1内に貯留される。そして通常の昼間の冷房運転を実施する場合には、室外機11からの冷媒は、減圧膨張前の段階で、冷媒−水熱交換器21において、蓄熱槽1の取水槽1aから取水した、たとえば10℃〜20℃の冷水によって過冷却され、室内機12に供給される。したがって、室内機12では、その分冷房能力が向上し、またいわゆるピークカット効果が得られる。
【0023】
発明者らの試算によれば、東京における8月15時における冷却塔によって得られる冷却水の温度は平均29℃であるが、そのように夜間において冷却塔4によって外気を利用して冷却することで、2〜3℃低下させることができる。その結果、冷媒−水熱交換器21による冷媒の事前過冷却によるピークカット効果は、東京の8月の平均気象条件では、21%から27%程度へと向上する。
【0024】
また冷房能力も12%から19%程度に向上するので、室外機11の容量を、図2の従来の一般的なビルマルチ方式の空調システムよりも小さくすることができ、それに伴って室外機設置スペースや設備費を低減することができる。
【0025】
そして蓄熱槽1内の水は、夜間において冷却塔4との間で循環し、また昼間においても冷媒−水熱交換器21との間で循環するので、いわゆる死に水となることはなく、藻や昆虫の発生、異臭の発生を抑えることができ、水質管理の手間も省くことが可能である。もちろん蓄熱槽1内の水は、断水時の非常用水源や防火用水源として使用することができる。
【0026】
そしてそのように空調システムを構築するにあたっては、既設の蓄熱槽1をそのまま使用することができ、また往管A、還管Bの大部分もそのまま利用することができるから、施工のコストも抑えることができる。
【0027】
なお夜間において冷却塔4に送水するためのフリーリング用のポンプ22は、昼間において冷媒−水熱交換器21に送水するポンプ5と兼用としてもよい。これによってさらに設備費の低減を図ることができる。また冷却塔4に変えて、空冷式のチラーを設置してもよい。
【0028】
また既設の蓄熱槽1の容量が大きい場合には、その分蓄熱容量が大きいので、たとえば盛夏に入る前の段階から、冷却塔4を作動させて、水温を下げておくいわゆる季間蓄熱することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0029】
本発明は、熱槽内の水を、中央熱源方式の冷熱源として使用している空調設備を更新してビルマルチ方式空調システムを構築する際に有用である。
【符号の説明】
【0030】
1 蓄熱槽
1a 取水槽
1b 冷却槽
1c 仕切り壁
1d 連通口
2 ターボ冷凍機
3 建築物
4 冷却塔
5、7、22 ポンプ
6 ボイラ
8 膨張タンク
11 室外機
12 室内機
21 冷媒−水熱交換器
23 取水管
24 戻し管
A 往管
B 還管

【特許請求の範囲】
【請求項1】
室外機と室内機の間で冷媒を循環させ、冷凍サイクルを行うことにより建築物内の空調空間を冷房する圧縮膨張方式の空調装置を有する建築物の空調システムにおいて、
前記冷媒と前記建築物に設けられた蓄熱槽からの水とを熱交換させる熱交換器と、
外気を利用して前記蓄熱槽の水を冷却する冷却装置を有し、
夜間時には前記冷却装置によって蓄熱槽内の水を冷却し、
昼間の冷房時には、前記熱交換器により前記蓄熱槽内の水と前記冷媒とを熱交換することを特徴とする、空調システムの運転方法。
【請求項2】
前記冷却装置は、冷却塔であることを特徴とする請求項1に記載の空調システムの運転方法。
【請求項3】
前記冷却装置は、空冷式チラーであることを特徴とする請求項1に記載の空調システムの運転方法。
【請求項4】
請求項1〜3に記載の空調システムの運転方法における前記空調システムを構築する方法であって、
蓄熱槽内の水を、中央熱源方式の冷熱源として使用している空調設備を更新してビルマルチ方式の空調システムを構築する際に、前記空調設備の既設の蓄熱槽を前記空調システムの蓄熱槽として用い、
前記熱交換器と前記蓄熱槽との間に、水の循環系配管を施工し、
前記冷却装置と前記蓄熱槽との間に、水の循環系配管を施工することを特徴とする、空調システムの施工方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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