JP7706563B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、空調システムの凍結防止制御に関する。

空調システムとしてショッピングモール等の大型施設を空調するセントラル空調システムが公知である。セントラル空調システムは、水を加熱又は冷却して冷温水とする熱源装置と、冷温水と空気とを熱交換する空調機と、空調機に冷温水を供給する冷温水供給回路とを備える。

セントラル空調システムでは、外気温が低い場合には、空調機が停止している間に冷温水回路の冷温水が凍結しないように冷温水を循環させて凍結を防止する凍結防止制御を行う（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示される凍結防止制御では、冷温水回路を流れる冷温水の温度が凍結防止設定温度で維持されるように、冷温水の流量調整弁の開度を制御している。

特開２００９－２１６３２１号公報

図４を用いて、従来の空調システム１１０の凍結防止制御の課題について説明する。

図４に示すように、空調システム１１０では、複数の空調機１１２、１２２、１３２が冷温水供給回路１１１、１２１、１３１、１４１によってポンプ１０５、ボイラー１０６、チラー１０７に対し並列に接続されている。なお、冷温水供給回路１４１は、流量調整弁１４３を有するバイパス弁である。

例えば１台の空調機１１２が停止中であって、残りの空調機１２２、１３２が運転中であって、運転中の空調機１２２、１３２にそれぞれ接続される流量調整弁１２３、１３３の開度が全開（１００％）の場合には、凍結防止制御によって停止中の空調機１１２に接続される流量調整弁１１３が初期開度（例えば３０％）だけ開かれていても、運転中の空調機１２２、１３２に多くの冷温水が流れ、停止中の空調機１１２に冷温水が流れにくくなる。

上述した空調システム１１０の凍結防止制御中にて冷温水供給回路１１１に冷温水が流れにくい状況では、冷温水が凍結するおそれがある。このとき、停止中の空調機１１２の冷温水供給回路１１１に実際に冷温水が流れているかどうかを確認することができることが望ましい。また、停止中の空調機１１２の冷温水供給回路１１１に冷温水が流れていない場合には冷温水を循環させるように制御することが望ましい。

本発明の目的は、冷温水が流れていない箇所を生じないようにすることができる空調システムを提供することにある。

本発明に係る空調システムは、水を加熱又は冷却して冷温水とする熱源装置と、冷温水と空気とを熱交換する空調機と、空調機に冷温水を供給する冷温水供給回路と、空調機が停止している間に冷温水が凍結しないように冷温水供給回路にて冷温水を循環させる制御装置と、を備える空調システムであって、冷温水供給回路は、冷温水の循環量を調整する流量調整弁と、冷温水が流れているかどうかを検知する流体検知器と、を有し、制御装置は、空調機が停止している間に冷温水が凍結しないように冷温水を循環させる場合に、流体検知器によって冷温水が流れていないと検知した場合には、流量調整弁の開度を増加させることを特徴とする。

このように、冷温水が流れていないと検知した場合には、弁の開度を増加させて冷温水の循環量を増量して冷温水の凍結を抑制することができる。

本発明に係る空調システムにおいて、冷温水を循環させるポンプをさらに備え、制御装置は、流体検知器によって冷温水が流れていないと検知して流量調整弁の開度が最大の場合には、ポンプの出力を増加させることが好ましい。

このように、冷温水が流れていないと検知し、弁が最大開度の場合には、ポンプの出力を増加させて冷温水の循環量を増量して冷温水の凍結を抑制することができる。

本発明に係る空調システムによれば、冷温水が流れていない箇所を生じないようにすることができる。また、冷温水が流れていないと検知した場合には、冷温水の循環量を増量して冷温水の凍結を抑制することができる。

実施形態の一例である空調システムを示す模式図である。 実施形態の一例である空調システムの制御構成を示すブロック図である。 凍結防止制御の流れを示すフロー図である。 従来の空調システムの凍結防止制御を示す模式図である

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。

図１及び図２を用いて、実施形態の一例である空調システム１０について説明する。

空調システム１０は、ショッピングモール等の大型施設の空調に使用されるセントラル空調システムである。空調システム１０によれば、詳細は後述するが、冷温水供給回路１１、２１、３１、４１において冷温水が流れていない箇所を生じないようにすることができる。また、冷温水が流れていないと検知した場合には、冷温水供給回路１１、２１、３１、４１の冷温水の循環量を増量して冷温水の凍結を抑制することができる。

図１に示すように、空調システム１０は、水を加熱又は冷却して冷温水とするボイラー６とチラー７とが並列に設けられた熱源装置４と、熱源装置４と直列に設けられ、冷温水を循環させるポンプ５と、熱源装置４及びポンプ５と並列に設けられる複数の冷温水供給回路１１、２１、３１、４１と、冷温水供給回路１１、２１、３１、４１を流れる冷温水が凍結しないように冷温水を循環させる制御装置５０と、を備える。

熱源装置４は、冷温水を加熱するボイラー６と、冷温水を蒸発式冷凍サイクルによって冷却するチラー７とを含む。

ポンプ５は、冷温水供給回路１１、２１、３１、４１に供給する冷温水の循環量を制御する。ポンプ５を駆動する電動機は、周波数が可変とされる。これにより、電動機の周波数を変更することによってポンプ５の出力が変更される。なお、ポンプ５は、複数台のポンプから構成され、運転台数を変更することによって出力を変更する構成であってもよい。

冷温水供給回路１１は、冷温水と空気とを熱交換する空調機１２と、冷温水の循環量を調整する流量調整弁１３と、冷温水が流れているかどうかを検知する流体検知器１４とを有する。

空調機１２は、ファンコイルユニットが好適に用いられる。ファンコイルユニットは、塵埃を取り除くエアフィルタと、冷温水を熱源として空気と熱交換する熱交換器と、熱交換した空気を送風する送風機とを有する。

流量調整弁１３は、開度を増減することによって冷温水供給回路１１の流量（循環量）を調整する。流量調整弁１３の開度は、全閉状態（０％）から全開状態（１００％）まで調整可能である。

流体検知器１４は、冷温水供給回路１１の冷温水が流れているかどうかを検知する。本例では、冷温水が流れているかどうかを検知するのみの簡易な流体検知器とするが、これに限定されない、流量計を用いて冷温水供給回路１１の冷温水が流れているかどうかを検知してもよい。

冷温水供給回路２１、３１についても冷温水供給回路１１と同様の構成であるため説明を省略する。冷温水供給回路４１は、空調機を有さないバイパス回路として機能し、冷温水の循環量を調整する流量調整弁４３と、冷温水が流れているかどうかを検知する流体検知器４４とを有する。

流量調整弁２３、３３、４３についても流量調整弁１３と同様の構成である。流体検知器２４、３４、４４についても流体検知器１４と同様の構成である。

以下では、特に説明がない限り、冷温水供給回路１１を対象として説明するが、冷温水供給回路２１、３１、４１についても同様である。

制御装置５０は、空調システム１０の各機器を制御すると共に、上述したように冷温水供給回路１１を流れる冷温水が凍結しないように冷温水を循環させる凍結防止制御を実行する。

制御装置５０は、演算処理部であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部を有し、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。

制御装置５０は、ポンプ５、ボイラー６、チラー７、空調機１２、流量調整弁１３及び流体検知器１４と接続され、流体検知器１４から信号が送信され、ポンプ５、ボイラー６、チラー７、空調機１２、流量調整弁１３に信号を送信する。

図２に示すように、制御装置５０は、凍結防止制御を実行する凍結防止制御実行部５１と、冷温水供給回路１１の冷温水が流れているかどうかを判定する流れ判定部５２と、流量調整弁１３の開度を増加させる弁開度増加部５３と、ポンプ５の出力を増加させるポンプ出力増加部５４とを有する。

凍結防止制御実行部５１は、外気温度が所定温度（例えば０℃）以下であって、空調機１２が停止していれば、ポンプ５を駆動し、流量調整弁２３の開度を初期開度（本例では３０％）とし、冷温水供給回路１１の冷温水を循環させる凍結防止制御を実行する。

流れ判定部５２は、流体検知器１４によって、冷温水供給回路１１の冷温水が流れているかどうかを判定する。これにより、冷温水供給回路１１の冷温水が流れていない場合を検知することができる。凍結防止制御を実行している間に冷温水が流れていない場合には、冷温水供給回路１１の冷温水が凍結している可能性もある。

弁開度増加部５３は、流れ判定部５２によって冷温水供給回路１１の冷温水が流れていないと判定された場合には、流量調整弁１３の開度を所定開度（本例では１０％）だけ増加させる。これにより、冷温水供給回路１１の冷温水の循環量が増量し、冷温水の凍結を抑制することができる。

ポンプ出力増加部５４は、流量調整弁２３の開度が最大開度（本例では１００％）であっても、流れ判定部５２によって冷温水供給回路１１の冷温水が流れていないと判定された場合には、ポンプ５の出力を増加させる。具体的には、ポンプ５を駆動する電動機の周波数を増加させる。これにより、冷温水供給回路１１の循環量が増量し、冷温水の凍結を抑制することができる。なお、ポンプ５の周波数が上限周波数の場合には、運転待機しているポンプ５を運転させてもよい。

以上では、冷温水供給回路１１を流れる冷温水が凍結しないように冷温水を循環させる凍結防止制御について説明したが、冷温水供給回路２１、３１、４１についても同様である。

図３を用いて、凍結防止制御の流れについて説明する。

ステップＳ１１において、凍結防止制御実行部５１によって凍結防止制御が実行されているかどうかを確認する。凍結防止制御は、外気温度が０℃以下であって、空調機１２が停止していれば、ポンプ５を駆動し、流量調整弁１３の初期開度を３０％とし、冷温水供給回路１１の冷温水を循環させる。

ステップＳ１２において、流れ判定部５２によって冷温水供給回路１１の冷温水が流れているかどうかを判定する。冷温水が流れている場合には、そのまま凍結防止制御を実行する。冷温水が流れていない場合には、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３において、流量調整弁１３の開度が最大開度（本例では１００％）かどうかを判定する。最大開度でない場合は、ステップＳ１４に移行する。最大開度であれば、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１４において、弁開度増加部５３によって、流量調整弁１３の開度を１０％だけ増加させる。また、ステップＳ１５において、ポンプ出力増加部５４によって、ポンプ５の出力を増加させる。具体的には、ポンプ５を駆動する電動機の周波数を所定周波数だけ増加させる。なお、ポンプ５の周波数が上限周波数の場合には、運転待機しているポンプ５を運転させてもよい。

なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。

４ 熱源装置、５ ポンプ、６ ボイラー、７ チラー、１０ 空調システム、１１ 冷温水供給回路、１２ 空調機、１３ 流量調整弁、１４ 流体検知器、２１ 冷温水供給回路、２２ 空調機、２３ 流量調整弁、２４ 流体検知器、３１ 冷温水供給回路、３２ 空調機、３３ 流量調整弁、３４ 流体検知器、４１ 冷温水供給回路、４３ 流量調整弁、４４ 流体検知器、５０ 制御装置、５１ 凍結防止制御実行部、５２ 流れ判定部、５３ 弁開度増加部、５４ ポンプ出力増加部、１０５ ポンプ、１０６ ボイラー、１０７ チラー、１１０ 空調システム、１１１ 冷温水供給回路、１１２ 空調機、１１３ 流量調整弁、１２１ 冷温水供給回路、１２２ 空調機、１２３ 流量調整弁、１３１ 冷温水供給回路、１３２ 空調機、１３３ 流量調整弁、１４１ 冷温水供給回路

Claims (2)

1. 水を加熱又は冷却して冷温水とする熱源装置と、前記冷温水と空気とを熱交換する複数の空調機と、複数の前記空調機のそれぞれに前記冷温水を供給する複数の冷温水供給回路と、前記空調機が停止している間に前記冷温水が凍結しないように前記冷温水供給回路にて前記冷温水を循環させる制御装置と、を備える空調システムであって、
   複数の前記冷温水供給回路は、前記冷温水の循環量を調整する流量調整弁と、前記冷温水が流れているかどうかを検知する流体検知器と、をそれぞれ有し、
   前記制御装置は、少なくとも一つの前記空調機が運転しており、かつ、少なくとも一つの前記空調機が停止している場合には、前記空調機が停止している間に前記空調機が停止している前記冷温水供給回路の前記冷温水が凍結しないように前記冷温水を循環させる場合に、前記空調機が停止している前記冷温水供給回路の前記流体検知器によって前記空調機が停止している前記冷温水供給回路の前記冷温水が流れていないと検知した場合には、前記空調機が停止している前記冷温水供給回路の前記流量調整弁の開度を増加させる、
   空調システム。
2. 請求項１に記載の空調システムであって、
   前記冷温水供給回路は、前記冷温水を循環させるポンプをさらに有し、
   前記制御装置は、前記空調機が停止している前記冷温水供給回路の前記流体検知器によって前記冷温水が流れていないと検知して前記流量調整弁の開度が最大の場合には、前記ポンプの出力を増加させる、
   空調システム。

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