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空调设备、辐射空调系统及辐射空调系统的控制方法

摘要

本发明提供同时提高了省能化及舒适性的辐射空调系统及其控制方法。所述方法是在被空调室R的顶棚设置辐射板(1),利用该辐射板(1)的热辐射,进行制冷供暖的辐射空调系统的控制方法,其特征在于,包括:第一步骤,检测构成辐射板(1)的板主体的表面温度;第二步骤,根据第一步骤的检测结果,以使板主体的表面温度成为规定温度(例如23℃)方式,来改变通过辐射板(1)的载热体的流量及流入辐射板(1)的载热体的入口温度中的至少一方。

著录项

  • 公开/公告号CN101663541A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2010-03-03

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 笹仓机械工程有限公司;

    申请/专利号CN200880000804.4

  • 发明设计人 今井正昭;井上良则;早濑宏明;

    申请日2008-10-03

  • 分类号F24F11/02(20060101);F24F3/14(20060101);F24F5/00(20060101);

  • 代理机构11021 中科专利商标代理有限责任公司;

  • 代理人李贵亮

  • 地址 日本国大阪府

  • 入库时间 2023-12-17 23:35:48

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2012-10-10

    授权

    授权

  • 2010-04-28

    实质审查的生效 IPC(主分类):F24F11/02 申请日:20081003

    实质审查的生效

  • 2010-03-03

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及用于进行医院、高龄人设施、图书馆等各种建筑物内的空间内的调温及调湿的空调设备、空调系统及空调系统的控制方法。

背景技术

作为同时实现省能和舒适性的空调方式,当今辐射空调受到瞩目。辐射空调是将具备构成载热体流动的载热体流通路径的载热体流通管和从在该载热体流通管内流动的载热体受热而辐射该热量的板主体的辐射板配设于被空调室的顶棚或壁面,使冷水或热水流过载热体流通管,提高或降低板主体的温度,利用来自板主体的辐射热量来进行空调的系统。

还有,以往,空调系统的控制方法中进行了检测室内温度,基于该检测结果,改变构成辐射板的板主体的表面温度的控制方法(例如,参照专利文献1)。

【专利文献1】特开平7-332709号公报

上述以往例的辐射空调系统的控制方法是利用辐射板来控制室温的,因此,板主体的表面温度频繁地变化。若这样的板主体的表面温度频繁地变化,则对人的辐射吸热量也频繁地变化。若那样,则频繁地进行人的体温调节,即使在制冷(供暖)中维持最佳的室温下,反而会损伤到舒适感。另外,在根据室温来控制板主体的表面温度的情况下,在制冷时,室温例如为28℃,板主体的表面温度比23℃高的情况下,人也感到酷热,欲要降低室温,不过,在这种情况下有悖于省能。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做成的,其目的在于提供同时提高了省能化及舒适性的空调设备、辐射空调系统及辐射空调系统的控制方法。

为了实现上述目的,本发明中的第一方面的发明,将具备构成载热体流动的载热体流通路径的载热体流通管和从在该载热体流通管内流动的载热体受热而辐射该热量的板主体的辐射板设置于被空调室的顶棚,利用辐射板的热辐射,进行制冷供暖,所述辐射空调系统的控制方法的特征在于,包括:第一步骤,检测所述板主体的表面温度;第二步骤,根据第一步骤的检测结果,以使所述板主体的表面温度不拘泥于制冷时及供暖时而始终成为规定温度的方式,来改变通过辐射板的载热体的流量及流入辐射板的载热体的入口温度中的至少一方。

如上所述,通过以使板主体的表面温度不拘泥于制冷时及供暖时而始终成为规定温度地进行控制,从而,由于辐射板的辐射,人感到舒适而所需的发热量不会始终变化,辐射板从人吸收热量,因此,在制冷时即使室温稍高,也得到舒适感,另外,在供暖时即使室温较低,也得到舒适感。其结果,实现同时提高了省能化及舒适性的辐射空调系统。

在此,“板主体的表面温度”是指:可以为板主体的两侧表面中面向被空调室的室内的一侧的表面及面向顶面的一侧的表面的任一个的表面温度。这是因为:板主体使用热传导率良好的物质,因此,板主体的表面温度为恒定,故面向室内的一侧的表面温度以及面向顶面的一侧的表面温度也不会变化。

另外,“规定温度”就人的发热量来说,按全年优选设为23℃。但是,“规定温度”不限定于23℃,只要是比夏季的室温略低,且比冬季的室温稍高的温度即可,例如,在夏季的设定室温为28℃,冬季的设定室温为20℃的情况下,若将22℃~25℃的范围内的任意温度设为板主体的表面温度,则可得到充分的舒适感。

还有,“受热”不仅是指温热的受热,还指冷热的受热。即,不仅是板主体利用冷水或热水等载热体来加温的情况,还将冷却的情况表现为板主体“受热”。另外,“辐射”是指:不仅关于温热,而且还关于冷热这样表现。即,严格来说,不是从板主体辐射冷热,例如,从人等辐射的热量被温度低的板主体吸收,不被反射,因此,产生纳凉感,但在本说明书中,为了便利,关于冷热也表现为“辐射”。

另外,第二方面的发明是第一方面所述的辐射空调系统的控制方法,其特征在于,所述被空调室包括室内区域和周边区域,所述辐射板贯穿室内区域和周边区域这两个区域而设置,通过辐射板的所述载热体流通路径分离为设置于室内区域的辐射板专用的第一载热体流通路径和设置于周边区域的辐射板专用的第二载热体流通路径的独立的两个系统,所述第一步骤及所述第二步骤按室内区域和周边区域而单独地进行。

通过上述结构,来自周边区域的热辐射是通过设置于周边区域的辐射板来吸热。其结果,在室内区域的居住人不会受到来自周边区域的热辐射的影响,得到舒适感。并且,室内区域和周边区域的环境条件均一化,因此,在被空调室的任意场所,居住人也可得到舒适感。

另外,第三方面的发明,在包括室内区域和周边区域的被空调室的顶棚,贯穿室内区域和周边区域这两个区域而设置辐射板,该辐射板具备构成载热体流动的载热体流通路径的载热体流通管和从在该载热体流通管内流动的载热体受热而辐射该热量的板主体,并且所述载热体流通路径由在室内区域和周边区域通用的一个系统的载热体流通路径构成,利用辐射板的热辐射,进行制冷供暖,所述辐射空调系统的控制方法的特征在于,包括:第一步骤,检测设置于所述室内区域的辐射板中的板主体的表面温度;第二步骤,根据第一步骤的检测结果,以使设置于所述室内区域的辐射板中的板主体的表面温度不拘泥于制冷时及供暖时而始终成为规定温度的方式,来改变通过辐射板的载热体的流量及流入辐射板的载热体的入口温度中的至少一方。

在此,“设置于室内区域的辐射板”是指:辐射板整体中设置于室内区域的辐射板部分。

通常,居住人存在于室内区域,因此,若将设置于室内区域的辐射板中的板主体的表面温度控制成规定温度,则居住人得到充分的舒适感。

另外,第四方面的发明是第一~第三方面中任一方面所述的辐射空调系统的控制方法,其特征在于,所述被空调室的室内温度的控制是有别于所述板主体的表面温度控制而独立进行的。

如上所述,辐射板的热辐射是有别于室温而独立控制的,因此,专门对人发生作用,得到舒适感。

另外,第五方面的发明是一种辐射空调系统,其将具备构成载热体流动的载热体流通路径的载热体流通管和从在该载热体流通管内流动的载热体受热而辐射该热量的板主体的辐射板设置于被空调室的顶棚,利用辐射板的热辐射,进行制冷供暖,其特征在于,具备:表面温度检测机构,其检测所述板主体的表面温度;辐射板控制机构,其基于所述表面温度检测机构的检测结果,以使所述板主体的表面温度不拘泥于制冷时及供暖时而始终成为规定温度的方式,来改变通过辐射板的载热体的流量及流入辐射板的载热体的入口温度中的至少一方。

通过上述结构,能够实现第一方面的辐射空调系统的控制方法。还有,检测板主体的表面温度的表面温度检测机构设置于板主体的两侧表面中面向被空调室的室内的一侧的表面也可,另外,设置于面向顶面的一侧的表面也可。但是,在面向室内的一侧的表面设置表面温度检测机构的情况下,表面温度检测机构吸引室内居住人的注意,因此,损伤板主体的美观。因而,从提高板主体的美观等观点来说,优选在面向顶面的一侧的表面设置表面温度检测机构。

另外,第六方面的发明是第五方面所述的辐射空调系统,其特征在于,所述被空调室包括室内区域和周边区域,所述辐射板贯穿室内区域和周边区域这两个区域而设置,通过辐射板的所述载热体流通路径分离为设置于室内区域的辐射板专用的第一载热体流通路径和设置于周边区域的辐射板专用的第二载热体流通路径的独立的两个系统,所述表面温度检测机构具备:第一表面温度检测机构,其检测设置于室内区域的辐射板中的板主体的表面温度;第二表面温度检测机构,其检测设置于周边区域的辐射板中的板主体的表面温度,所述辐射板控制机构基于第一表面温度检测机构的检测结果进行控制,以使设置于室内区域的辐射板中的板主体的表面温度不拘泥于制冷时及供暖时而始终成为规定温度,并且,基于第二表面温度检测机构的检测结果进行控制,以使设置于周边区域的辐射板中的板主体的表面温度不拘泥于制冷时及供暖时而始终成为与有关所述室内区域设置的板主体的规定温度相同的规定温度。

通过上述结构,能够实现第二方面所述的辐射空调系统的控制方法。

另外,第七方面的发明是一种辐射空调系统,其在包括室内区域和周边区域的被空调室的顶棚,贯穿室内区域和周边区域这两个区域而设置辐射板,该辐射板具备构成载热体流动的载热体流通路径的载热体流通管和从在该载热体流通管内流动的载热体受热而辐射该热量的板主体,并且所述载热体流通路径由在室内区域和周边区域通用的一个系统的载热体流通路径构成,利用辐射板的热辐射,进行制冷供暖,其特征在于,具备:表面温度检测机构,其检测设置于所述室内区域的辐射板中的板主体的表面温度;辐射板控制机构,其基于所述表面温度检测机构的检测结果,以使设置于所述室内区域的辐射板中的板主体的表面温度不拘泥于制冷时及供暖时而始终成为规定温度的方式,来改变通过辐射板的载热体的流量及流入辐射板的载热体的入口温度中的至少一方。

在此,“设置于室内区域的辐射板”是指:辐射板整体中设置于室内区域的辐射板部分。

通过上述结构,能够实现第三方面所述的辐射空调系统的控制方法。

另外,第八方面所述的发明是第五~第七方面中任一方面所述的辐射空调系统,其特征在于,具备:室内温度检测机构,其检测所述被空调室的室内温度;外气温度检测机构,其检测外气温度;室内湿度检测机构,其检测所述被空调室的室内湿度;调湿换气装置,其具备将外气调节为规定温度的温度调节机构及将外气调节为规定湿度的湿度调节机构,并将利用该温度调节机构及该湿度调节机构调节好的外气导入被空调室;控制机构,其基于所述室内温度检测机构、外气温度检测机构及室内湿度检测机构的检测结果,控制所述调湿换气装置的温度调节机构及湿度调节机构以控制室内温度及室内湿度。

通过上述结构,被空调室的室内温度的控制是有别于板主体的表面温度控制而独立进行的。

另外,第九方面的发明是一种空调设备,其是通过调节从室外导入的空气来进行被空调室的空调的空调设备,其特征在于,具备:显热交换器,其进行显热的交换;调湿单元,其调节空气的湿度;第一供气流路,其将室外的空气经由所述显热交换器而向所述调湿单元引导;第二供气流路,其将湿度由所述调湿单元调节好的空气经由所述显热交换器而向所述被空调室引导;总热交换器,其进行显热及潜热的交换;排气流路,其将所述被空调室的空气经由所述总热交换器而向室外排出,其中,所述显热交换器能够使利用所述第一供气流路引导的室外的空气和利用所述第二供气流路引导的调湿后的空气之间进行热交换,所述第一供气流路将室外的空气引导到所述总热交换器之后再将空气向所述显热交换器引导,所述总热交换器能够使利用所述第一供气流路引导的室外的空气和利用所述排气流路引导的所述被空调室的空气之间进行热交换。

另外,第十方面的发明是第九方面所述的空调设备,其特征在于,所述调湿单元具有载热体流通管,在除湿时向该载热体流通管供给冷水且加湿时向该载热体流通管供给热水的供给线路的中途配设有开闭阀,通过控制该开闭阀的开度来控制室内温度及室内湿度。

另外,第十一方面所述的发明是一种辐射空调系统,其特征在于,

具备第九方面或第十方面所述的空调设备,并且将具备构成载热体流动的载热体流通路径的载热体流通管和从在该载热体流通管内流动的载热体受热而辐射该热量的板主体的辐射板设置于被空调室的顶棚,使用所述空调设备使被空调室的室内温度及室内湿度成为规定温度及规定湿度地进行控制,并且为了对在被空调室内存在的人进行热辐射,将所述板主体的表面温度成为规定温度地进行控制。

根据本发明可知,通过以使板主体的表面温度不拘泥于制冷时及供暖时而始终成为规定温度地进行控制,利用辐射板的辐射,人感觉舒适而所需的发热量不会始终变化,辐射板从人吸收热量,因此,在制冷时即使室温稍高,也得到舒适感,另外,在供暖时即使室温较低,也得到舒适感。其结果,实现同时提高了省能化及舒适性的辐射空调系统。

附图说明

图1是用于说明本发明的辐射空调系统的控制方法的原理的图。

图2是实施方式一的空调系统的整体结构图。

图3是辐射板的俯视图。

图4是调湿装置的结构图。

图5是表示空调系统S中与辐射板的表面温度控制、室温及湿度控制有关的电气结构的方框图。

图6是实施方式二的空调系统的整体结构图。

图7是实施方式三的空调系统的整体结构图。

图8是表示实施方式三的空调系统中的制冷时的流路的结构图。

图9是表示实施方式三的空调系统中的供暖时的流路的结构图。

附图说明:1、1A、1B-辐射板;6-载热体流通管;1a-辐射板1中存在于室内区域的辐射板部分;7-板主体;12、15-压缩机;50-调湿换气装置;53-总热交换器;58-显热交换器;59-载热体流通管;54、61-节气门;66-室内湿度控制用开闭阀;70-控制装置;T1-温度传感器(表面温度检测机构);T2-温度传感器(外气温度检测机构);T3-温度传感器(室内温度检测机构);T4-湿度传感器(室内湿度检测机构);T10-温度传感器(第一表面温度检测机构);T11-温度传感器(第二表面温度检测机构);R-被空调室;P1~P9-泵;K1-第一载热体流通路径;K2-第二载热体流通路径。

具体实施方式

首先,说明具体的结构之前,基于图1,说明本发明的概念。图1是用于说明本发明的辐射空调系统的控制方法的原理的图。本发明的辐射空调系统,如后述的图3所示,是将具备构成载热体流过的载热体流通路径的载热体流通管6和从在该载热体流通管6内流过的载热体受热而将该热量辐射的板主体7的辐射板1设置于被空调室R的顶棚,利用辐射板1的热量辐射,进行制冷供暖的辐射空调系统,其特征在于,其是通过全年来将构成辐射板1的板主体7的表面温度控制成规定温度(例如23℃),并且,有别于板主体7的表面温度控制而独立控制室内温度(还有室内湿度)的空调系统。将室温控制成在夏季为28℃,在冬季为20℃。作为室内温度的控制方法,以导入外气的换气风量的热交换的比例来控制室温。更具体的方法在后述的实施方式中详述。

在此,在被空调室R内存在有人H(以下,有时也称为居住人H)一人,设想维持正常状态。还有,在制冷时,使20℃的冷水流过辐射板1,在供暖时,使25℃的热水流过辐射板1。

在此,“板主体7的表面温度”可以为板主体7的两侧表面中面向被空调室R的室内的一侧的表面及面向顶面的一侧的表面的任一个表面温度。板主体7使用热传导率良好的物质,因此,面向室内的一侧的表面温度以及面向顶面的一侧的表面温度均不会变化。因而,检测板主体的表面温度的表面温度检测机构(温度传感器)设置于面向室内的一侧的表面也可,另外,设置于面向顶面的一侧的表面也可。

其次,作为本发明的特征,通过将板主体7的表面温度维持于23℃,在制冷时,即使在室内温度为28℃(在供暖时,室内温度为20℃)的情况下,居住人H也感觉舒适感,对于上述的理由进行说明。

通常,体表面温度为31℃,体表面积为1.6m2。另外,人的发热量设为45W/m2。从而,人的发热量成为45×1.6=72W。

另一方面,将板主体7的表面温度控制为23℃时的来自人的辐射吸收热量qw通过以下的数学式来求出。

qw=A1·F·ε·Γ{(T1/100)4-(T2/100)4}

其中,A1=辐射面的面积,F=几何计数(形態計数),ε=辐射率,Γ=斯蒂芬波尔兹曼常数=5.67×108W/m2K,T1=辐射面的表面温度=23+273=296℃,T2=人的表面温度=31+273=304℃。

在此,考虑辐射板的每单位面积,因此,A1=1m2。另外,为了便利,将几何计数设为0.8,将辐射率设为0.95。从而,辐射吸收热量qw成为qw=1×0.8×0.95×5.67×(296/100)4-(304/100)4=-37W/m2h。

另一方面,来自人的散发热量的50%通过辐射来散发热量,因此,72×50×10-2=36W,与辐射板的吸收热量一致。另外,辐射板的性能还包括对流成分,因此,能够以板主体7的表面温度23℃左右吸收人的发热量。另一方面,人是发热体,舒适感不受室温影响,而受辐射板表面温度影响。其结果,在室温为28℃左右的情况下,通过将板主体7的表面温度控制成23℃,使得室内居住人H得到舒适感。以下,分为制冷时和供暖时来进而详述。

(制冷时的情况下)

在图1的正常状态下,室温为28℃,因此,壁面也成为28℃或接近其的值。另一方面,公知人H的人体表面温度始终在全年维持为恒定温度(31℃)。在这样的环境条件下,若板主体7的表面温度成为23℃,则进行从人H向壁面的热辐射引起的热量的移动,并且,进行从人H向辐射板1的热辐射引起的热量的移动,因此,即使在室温为28℃的情况下,也得到舒适感。

更加具体来说,设想在顶面未设置有辐射板1的情况。在这种情况下,壁面及顶面为28℃,进行从人H向壁面及顶面的热辐射引起的热量的移动。这样,在人H周围的顶面及壁面为28℃的情况下的热辐射中,人H的发热量未被充分地吸热,因此,得不到舒适感。相对于此,设置有辐射板1的情况下,板主体7的表面温度维持为23℃,因此,充分地吸收人H的发热量,得到舒适感。换而言之,没有辐射板的情况下,从人H吸收对应于31℃-28℃=3℃的热量,具有辐射板1的情况下,从人H吸收对应于31℃-23℃=8℃的热量,因此,在具有辐射板1的情况下,人H的发热量充分地被吸收,得到舒适感。而且,将板主体7的表面温度维持为规定温度(23℃),因此,还不发生伴随板主体7的表面温度的频繁变化引起的不舒服感。这样,充分地吸收发热量以及不发生伴随板主体7的表面温度的频繁变化引起的不舒服感,由此,居住人H在室温28℃的情况下也可得到舒适感。

还有,从这样的正常状态发生了人的人数的变化或制冷负荷变化的情况下,通过将板主体7的表面温度控制成23℃,以与上述正常状态相同的原理来得到舒适感。

(供暖时的控制)

图1的正常状态下,室温为20℃,因此,壁面也成为20℃或接近其的值。在这样的环境条件下,人H的人体表面温度为31℃,因此,进行从人H向壁面的热辐射引起的热移动。另一方面,板主体7的表面温度为23℃,因此,进行从人H向辐射板1的热辐射引起的热移动。在此,设想在顶面未设置有辐射板1的情况,则在该情况下,顶面成为20℃,进行从人H向顶面的热辐射的移动。在这种情况下,进行从人H向顶面的热辐射引起的移动吸收对应于31-20=11℃的温差的热量。从而,在这样的环境下,室温为20℃的情况下,吸取人H的发热量的比例也过大,会感觉冷。另一方面,在顶棚设置了辐射板1的情况下,进行从人H向辐射板1的热辐射引起的移动吸收对应于31-23=8℃的温差的热量。从而,与在顶面未设置辐射板1的情况相比,从人H吸取的热量小。换而言之,相应地抑制发热量的吸热,发热量的一部分滞留在人H的表面,室温为20℃的情况下,也感觉舒畅的温暖感,得到舒适感。而且,板主体7的表面温度维持在规定温度(23℃),因此,还不发生伴随板主体7的表面温度的频繁变化引起的不舒服感。这样,少许地抑制发热量以及不发生伴随板主体7的表面温度的频繁变化引起的不舒服感,由此,居住人H在室温28℃的情况下,也感觉舒畅的温暖感,得到舒适感。

从这样的正常状态发生了人的人数的变化或供暖负荷发生变化的情况下,将板主体7的表面温度控制成23℃,由此,以与上述正常状态相同的原理来得到舒适感。

这样,本发明的辐射空调系统的控制方法的主要特征在于,取入外气,进行调温/调湿,将室温控制成规定温度(夏季为28℃,冬季为20℃),并且,辐射板1中将为了对人的热量的赋予而使用的板主体7的表面温度控制成23℃。由此,没有板主体7的表面温度的变化引起的不舒服感,能够进行得到辐射空调原来的舒适感的制冷供暖。

还有,在制冷时,流入辐射板1的20℃的冷水通过辐射板1,温度上升至23℃,从辐射板1流出。在供暖时,流入辐射板1的25℃的热水通过辐射板1,温度降低至23℃,从辐射板1流出。另一方面,板主体7的表面温度控制为23℃,且人H的表面温度恒定为31℃,因此,基于从人H向辐射板1的热辐射的热传递量为恒定。若那样,则着眼于辐射板1的情况下,在制冷时吸热,在供暖时放热,因此,乍一看的情况下认为是矛盾的。但是,若考虑辐射板1整体的热量收支平衡的情况,则并不矛盾。作为参考,以下,叙述其理由。

即,在制冷时,室温设定为28℃,因此,表面温度23℃的板主体7从28℃的空气中利用热传递吸热。因而,认为辐射板1吸收自人H的热辐射引起的热量、和自空气的热传导引起的热量的总和的热量,由此,20℃的冷水通过辐射板1,温度上升至23℃。另一方面,在供暖时,室温设定为20℃,因此,表面温度23℃的板主体7对20℃的空气通过热传导来进行散热。因而,辐射板1通过来自人H的热辐射来吸热,并且进行向空气的基于热传导的散热。并且,后者的热量比前者大,因此,作为辐射板1整体的热量收支平衡,进行散热,因此,认为25℃的热水通过辐射板1,温度降低至23℃。从而,在制冷时,20℃的冷水通过辐射板1,温度上升至23℃,在供暖时,25℃的热水通过辐射板1,温度降低至23℃这一情况不矛盾。

以下,通过本发明的实施方式进而具体说明。

(实施方式一)

图2是实施方式一的空调系统的整体结构图。还有,图2表示将实施方式一的空调系统作为冷冻机使用于制冷时的例子。空调系统S具备:辐射板1;制冷供暖回路2;以使板主体7的表面温度成为规定温度(23℃)的方式控制制冷供暖回路2的控制装置70(参照后述的图5)。还有,本实施方式中的被空调室R内包括:作为不受到外气的影响的室内中心部的室内区域;作为受到外气的影响而与外气接触的壁侧的5m以内的部分的周边区域。辐射板1贯穿室内区域及周边区域两者而设置。另外,通过辐射板1的载热体流通路径在室内区域和周边区域形成为通用的一个系统,将辐射板1中设置于室内区域的辐射板部分1a的表面温度控制成规定温度(23℃)。

辐射板1如图3所示,具备:构成作为载热体的冷水(或热水)流过的载热体流路的载热体流通管6;从流过载热体流通管6的冷水(或热水)受热而将该热量辐射的板主体7。载热体流通管6包括直管部分6a和弯管部分6b,沿板主体7的表面适当地弯曲,以S字状蜿蜒的状态敷设。该载热体流通管6典型地使用铝管或铝合金管。另外,使用铜管、树脂管等也可。进而,也可以为铝管的内表面及外表面被聚乙烯被覆的三层结构。

如图2所示,制冷供暖回路2具备形成工作介质循环的系统的显热处理用流路A1和形成工作介质循环的系统的潜热处理用流路B1,该显热处理用流路A1包括冷凝器10、蒸发器11及压缩机12,该潜热处理用流路B1包括冷凝器13、蒸发器14、压缩机15。

在显热处理用流路A1中,冷凝器10、蒸发器11及压缩机12利用配管而连接,构成为作为工作介质的水如上述顺序循环的冷冻循环,形成为用于取出20℃的高温冷水,进行显热处理(冷却)的系统。冷凝器10与热交换器17连接,热交换器17与冷却塔18连接。另外,冷凝器10与真空泵(未图示)连接。蒸发器11与作为制冷负荷的辐射板1连接。冷冻循环整体通过在系统的运行前等必要的时点运行真空泵而保持为真空。另外,显热处理用流路A1具备供水泵P1、P2、P3。还有,冷凝器10和蒸发器11经由连通管20连通。

压缩机12由罗茨泵构成,利用马达M1来驱动。罗茨泵是通过在椭圆形的工作缸内,两个剖面呈茧状的转子相互向相反方向以等速旋转来进行压缩、排气的泵,双轴且结构简单,因此,具有容易操作,寿命长,能够以无油润滑进行清洁的压缩等特长。另外,通过使泵的旋转方向反向旋转,能够在不进行配管的切换等的情况下,容易地切换制冷运行和供暖运行。还有,压缩机15也与压缩机12相同地由罗茨泵构成,利用马达M2来驱动。

在潜热处理用流路B1中,冷凝器13、蒸发器14及压缩机15利用配管连接,构成为作为工作介质的水如上述顺序循环的冷冻循环,形成为用于取出7℃的低温冷水,进行潜热处理(除湿)的系统。冷凝器13与真空泵(未图示)连接。另外,显热处理用流路A1的蒸发器11经由供水泵P3、热交换器26与辐射板1的入口侧连接。另一方面,潜热处理用流路B1的冷凝器13与热交换器26连接,来自冷凝器13的冷热水以经过供水泵P4、热交换器26而返回该冷凝器13的方式连接。还有,冷凝器13和蒸发器14经由连通管21连通。

另外,潜热处理用流路B1中的蒸发器14经由供水泵P5与具备换气功能的调湿换气装置50连接。调湿换气装置50如图4所示,具备:进行显热及潜热的交换的总热交换器单元51;进行显热的交换的显热交换器单元52。总热交换器单元51具备:进行显热及潜热的交换的总热交换器53和换气用节气门54。该总热交换器单元51与导入室内空气的导入用配管55、排气用配管56及导入外气的外气用配管57连接。另外,显热交换器单元52具备:进行显热的交换的显热交换器58、载热体流通管59、及室温控制用节气门61。还有,显热交换器单元52具备加湿器90,加湿器90在制冷时不运行,仅在供暖时运行。将包括该加湿器90和载热体流通管59的单元称为调湿单元68。还有,由调湿换气装置50、和配管55、56、57等配管网构成空调设备。

调湿单元68是将通过了显热交换器58的空气的湿度调节为期望的值的装置。在利用调湿单元68进行除湿的情况下,通过向载热体流通管59供给冷水或冷介质,使该载热体流通管59作为冷却流通管发挥功能。由此,过冷却通过了显热交换器58的空气,在该载热体流通管59的表面使空气中的水分冷凝,进行除湿。还有,在除湿时,不运行加湿器90,将通过了载热体流通管59的空气经由加湿器90向显热交换器58供给。另外,在进行加湿的情况下,通过向载热体流通管59供给热水,使该载热体流通管59作为加热流通管发挥功能,并且,利用加湿器90,向空气中附加水蒸气。作为加湿器90,可以例示汽化利用配管91导入的自来水的水而提高空气中的湿度的汽化式加湿器。

另外,显热交换器单元52与供给来自总热交换器单元51的低温/低湿度空气的供气配管62、及导入室内的地面下方的导入配管63连接。载热体流通管59的入口侧经由配管64与蒸发器14连接,载热体流通管59的出口侧经由配管65与蒸发器14连接。在配管65的中途设置有室内湿度控制用开闭阀66。还有,在后叙述室温及湿度的详细的控制方法。

图5是表示空调系统S中与辐射板的表面温度控制、室温及湿度控制有关的电气结构的方框图。利用检测板主体7的表面温度的温度传感器T1检测的温度检测信号向控制装置70赋予。控制装置70为了基于温度传感器T1的温度检测信号,改变通过辐射板1的制冷剂的流量,向泵P3输出频率控制信号(正确地说,向控制驱动泵P3的马达的驱动电压的变换器电路输出频率控制信号)。由此,泵P3的输出根据温度传感器T1的检测温度而变化,因此,能够改变通过辐射板1的冷水的流量,从而使辐射板部分1a中的板主体7的表面温度控制成规定温度(23℃)。还有,如上所述,“板主体7的表面温度”可以为板主体7的两侧表面中面向被空调室R的室内的一侧的表面及面向顶面的一侧的表面的任意的表面温度,因此,温度传感器T1可以设置于面向室内的一侧的表面及面向顶面的一侧的任意的面。但是,在面向室内的一侧的表面设置了温度传感器T1的情况下,温度传感器T1吸引室内居住人H的眼球,因此,损伤板主体的美观。因而,从提高板主体的美观等观点来说,优选在面向顶面的一侧的表面设置温度传感器T1。

另外,利用检测外气温度的温度传感器T2、检测室内温度的温度传感器T3、及检测室内湿度的湿度传感器T4检测的各温度检测信号及湿度检测信号向控制装置70赋予。控制装置70基于温度传感器T2、T3的各温度检测信号及湿度传感器T4,控制换气用节气门54及室温控制用节气门61的开度,并且控制室内湿度控制用开闭阀66的开度。由此,将室内温度控制为规定温度(28℃),并且将室内湿度维持为规定湿度。进而,控制装置70根据需要,输出用于控制驱动压缩机12、15的马达M1、M2的频率的频率控制信号。

还有,通过控制室内湿度控制用开闭阀66,控制载热体流通管59的温度来调节室内湿度,但控制总热交换器53所具备的节气门54的开度,也能够调节室内湿度。从而,可以利用阀66的单独控制,也可以利用阀66及节气门54两者的控制。但是,在后者的情况下,节气门54的开度的控制的调湿效果低,多个部位(阀66和节气门54)中的控制复杂。因此,优选进行阀66的单独控制。

如上所述,在本空调系统S中,通过使辐射板部分1a中的板主体7的表面温度,以全年始终成为规定温度(在本实施方式中为23℃)的方式控制,并且取入室外的空气,来控制除湿/加湿(在制冷时为除湿,在供暖时为加湿)及室内温度。以下,对辐射板控制及室内温度/湿度控制进行说明。

(辐射板控制)

在本实施方式中,只要是对在不受到外气的影响的室内中心部即室内区域的居住人H来说,得到舒适感就足以,因此,将周边区域的影响忽略不计。因而,通过全年来控制在室内区域存在的辐射板部分1a中的板主体7的表面温度,使其始终成为规定温度(在本实施方式中为23℃)。

(正常状态下的辐射板控制)

制冷负荷不变化(例如,人的人数不变化)的正常状态下的辐射板控制处理如下所述。

在显热处理用流路A1中,进行如下所述的冷冻循环:利用压缩机12加压的水蒸气由冷凝器10向外部释发热量而冷凝并液化,通过连通管20,利用压差,向蒸发器11送出,在蒸发器11从外部吸取热量并蒸发,成为水蒸气。此时,压缩机12吸入在蒸发器11产生的水蒸气,同时将蒸发器11的真空度维持为19℃的饱和压力2.2kPa,由此,由泵P3将19℃的水从蒸发器11向热交换器26送出。然后,在热交换器26中,与从潜热处理用流B1的冷凝器13送出的冷水进行热交换,升温至20℃,并向辐射板1连续地供给。还有,20℃的冷水通过辐射板1而升温至23℃,并从辐射板1流出。

另外,在蒸发器11产生的水蒸气由压缩机12压缩至冷凝压力5.6kPa(饱和冷凝温度35℃),并流入冷凝器10内。在冷凝器10中,在热交换器17与来自冷却塔18的冷却水进行热交换,由此,形成为30℃的冷却水从冷却水/热源水供给管10a的前端部的喷嘴喷射,从所述压缩机12流入的水蒸气与该冷却水直接接触,由此,进行热交换,并冷凝而液化,冷却水通过使用于冷凝的热量和压缩机12的压缩动力的热量被加热,在饱和温度的35℃下,从冷凝器10利用泵P2向热交换器17送出。还有,循环显热处理用流路A1,用于显热处理而配制的工作流体经由热交换器26,用作潜热处理用流路B1的冷却制冷剂。

在这样的正常状态下,20℃的冷水向辐射板1连续地供给,因此,即使辐射板1中存在于周边区域的辐射板部分中的板主体7的表面温度成为23℃以上的温度,也至少将在周边区域存在的辐射板部分1a中的板主体7的表面温度维持为23℃。其结果,通过辐射板部分1a的热辐射,即使在室内温度为28℃的情况下,在周边区域的居住人H也会得到舒适感。

(变化状态下的辐射板控制)

在人的人数发生变化或制冷负荷增加的情况下,使辐射板部分1a中的板主体7的表面温度成为23℃地执行如下的控制处理。

通过制冷负荷的增加,辐射板部分1a中的板主体7的表面温度比23℃上升,利用温度传感器T1检测其上升了的温度,将该温度检测信号向控制装置70赋予。由此,控制装置70对应于检测温度,向供水泵P3输出增加频率的控制信号。由此,20℃的冷水的通过辐射板1的流量增加,辐射板部分1a中的板主体7的表面温度降低,控制为规定温度(23℃)。还有,此时,返回蒸发器11的流量增加,因此,为了将蒸发器11的真空度维持为19℃的饱和压力2.2kPa,需要增大压缩机12的输出。因此,控制装置70对应于检测温度,输出增加驱动压缩机12的马达M1的频率的控制信号。由此,将供给于辐射板1的冷水温度始终维持为20℃。另外,伴随20℃的冷水的流量增加,经由热交换器26返回冷凝器13的冷水被过度冷却,因此,对应于此,控制压缩机15的频率,将供给于制冷剂体流通管49的冷水温度始终维持在7℃。

其次,在室内区域有多人且为正常状态的情况下,当向室外退出而人数减少的情况等使制冷负荷减少时,辐射板部分1a中的板主体7的表面温度比23℃降低,利用温度传感器T1检测其下降了的温度,将该温度检测信号向控制装置70赋予。由此,控制装置70对应于检测温度,输出减少供水泵P3的驱动马达的频率的控制信号。由此,20℃的冷水的通过辐射板部分1a的流量减少,辐射板部分1a中的板主体7的表面温度上升,控制为规定温度。还有,此时,返回蒸发器11的流量减少,因此,为了将蒸发器11的真空度维持为19℃的饱和压力2.2kPa,需要减小压缩机12的输出。因此,控制装置70对应于检测温度,输出减少压缩机12的驱动马达M1的频率的控制信号。由此,将供给于辐射板部分1a的冷水温度始终维持在20℃。另外,伴随20℃的冷水的流量减少,经由热交换器26返回冷凝器13的冷水的冷却程度变小,因此,对应于此,控制压缩机15的频率,将供给于载热体流通管59的冷水温度始终维持在7℃。

这样,至少存在于室内区域的辐射板部分1a(辐射板1中存在于室内区域的辐射板部分)中的板主体7的表面温度维持为23℃。其结果,由于辐射板部分1a的热辐射,即使在室内温度为28℃的情况下,在室内区域的居住人H也得到舒适感。

(室内温度及室内湿度的控制)

如下所述地控制室内温度及室内湿度。

在潜热处理用流路B1中,进行如下所述的冷冻循环:利用压缩机15加压的水蒸气由冷凝器13向外部释发热量而冷凝并液化,通过连通管21,利用压差,向潜热处理用流路B1的蒸发器14送出,在该蒸发器14从外部吸取热量而蒸发,成为水蒸气。此时,压缩机15吸入在蒸发器14产生的水蒸气,同时将蒸发器14的真空度维持为7℃的饱和压力1.0kPa,由此,将7℃的冷水向载热体流通管59连续地供给。在蒸发器14产生的水蒸气在压缩机15中压缩至冷凝压力的2.8kPa(饱和冷凝温度23℃),并流入冷凝器13内。在冷凝器13中,冷凝而液化的水制冷剂以饱和温度23℃从冷凝器13利用泵P4向热交换器26送出,在热交换器26中与自显热处理用流路A1的蒸发器11送出的19℃的冷水进行热交换,冷却至20℃,并导入冷凝器13(即,从配管13a的前端部的喷嘴喷射),使该冷却水与从所述压缩机15流入的水蒸气直接接触,由此,进行热交换而冷凝并液化。另外,由冷凝器13冷凝的水如上所述地通过连通管21,利用压差,向潜热处理用流路B1的蒸发器14送出。

另一方面,在调湿换气装置50中,进行以下的处理。首先,室外的空气利用空气用配管57导入总热交换器53。然后,该空气在总热交换器53中,在与利用室内空气导入配管55引导的室内空间的空气之间进行总热交换。利用室内空气导入配管55引导的室内空气的温度及湿度均比由供气配管57引导的空气低,因此,由供气配管57引导的高温/多湿的空气成为温度及湿度降低的空气。

其次,温度及湿度降低了的空气向显热交换器58引导,在与通过了由载热体流通管59及加湿器构成的调湿单元68的空气之间进行显热交换。通过了调湿单元68的空气如后所述地为低温且低湿度,因此,由总热交换器53引导的空气成为维持了绝对湿度的状态下只有温度更低的状态,并导向调湿单元68。

在调湿单元68中,空气通过供给了7℃的冷水的载热体流通管59四周,由此,空气中的湿气(水蒸气)在载热体流通管59的表面冷凝,并被除去。除去的空气从未图示的排水管向外部排出。通过了该载热体流通管59的空气成为低温且绝对湿度低的空气。

通过了调湿单元68的空气在显热交换器58中,通过与由总热交换器53引导的空气的显热交换,维持绝对湿度的状态下被加温(18℃),经由配管63导向室内地面下方。导向室内地面下方的空气从地面下方向上方吹出,并受到在室内的人的放出的热量或从窗等导入的外气热量等的影响,温度及绝对湿度均上升。还有,室内空气经由配管55导向总热交换器53,在与利用供气引导的室外的空气之间进行总热交换。由此,从室内引导的空气形成为温度及湿度均变高的状态,并向室外排出。

这样,调湿换气装置50为了形成取入室外的空气而处理,将其向室内空间中导入,并且将室内空间的空气向室外排出的循环,如图4所示,具备:将室外空气依次导向总热交换器53、显热交换器58、调湿单元68的第一供气流路(相当于外气用配管57、流路57A、供气配管62、流路62A);将用调湿单元68调节好湿度的空气经由显热交换器58导向室内空间的第二供气流路(相当于流路63A、导入配管63);经由总热交换器53将室内空间的空气向室外排出的排气流路(相当于室内空气导入用配管55、流路55A、排气用配管56),并且,显热交换器58能够使利用第一供气流路引导的室外的空气和利用第二供气流路引导的调湿后的空气之间进行热交换,总热交换器53能够使利用第一供气流路引导的室外的空气和利用排气流路引导的室内空间的空气之间进行热交换。

在此,利用温度传感器T2监视外气温度,将来自温度传感器T2的温度检测信号向控制装置70赋予。控制装置70对应于检测温度而控制换气用节气门54的开度。由此,如图4所示,利用室内空气导入用配管55引导的室内空间的空气根据换气用节气门54的开度,向通过总热交换器53的流路55A和不通过总热交换器53的流路55B分配,然后混合,经由排气用配管56被排出。其结果,在总热交换器53中,在利用第一供气流路引导的室外的空气、和利用排气流路引导的室内空间的空气之间进行显热及潜热的交换时,能够有效地利用从室内空间向外部排出的空气所具有的热能,将室外的空气具有的温度或湿度调节为期望的状态,并将其导向显热交换器58,因此,能够减少显热交换器58的工作负荷。还有,不限于夏季的除湿运行时,在后述的冬季的加湿运行时,也同样根据外气温度,控制换气用节气门54的开度,因此,在除湿运行时及加湿运行时的两者,能够得到大幅度的省能效果,能够进一步降低空调设备的运行成本。还有,还可以采用省略了该总热交换器53的结构。

另外,若室内温度变化,则利用温度传感器T3将其检测出,并将温度检测信号向控制装置70赋予。控制装置70根据检测温度,控制温度控制用节气门61的开度。由此,如图4所示,利用调湿单元68调节好湿度的空气根据温度控制用节气门61的开度,向通过显热交换器58的流路63A和不通过显热交换器58的流路流路63B分配,然后混合,经由导入配管63导向室内空间。从而,通过控制温度控制用节气门61的开度,能够调节分配量,能够将调节为期望的温度的空气导入室内空间。即,能够将室内温度控制为规定温度(28℃)。

另外,在室内湿度有变化的情况下,控制装置70控制室内湿度控制用开闭阀66的开度。由此,流过载热体流通管59的热水的流量变化,能够将室内湿度控制在规定湿度。

这样,在夏季的情况下,能够利用外气风量,将室内温度控制在28℃,并且,至少将存在于室内区域的辐射板部分1a(辐射板1中存在于室内区域的辐射板部分)中的板主体7的表面温度控制成23℃,利用辐射板部分1a的热辐射来进行制冷。

[供暖时的控制]

在本空调系统S中,将冷冻机作为蒸汽泵使用,进行供暖运行。在供暖的情况下,显热处理用流路A1的压缩机12向旋转方向的相反方向运行,冷凝器10作为蒸发器发挥功能,蒸发器11作为冷凝器发挥功能,代替冷却塔18,使用供给热源水的机构(例如,加热塔),由此,显热处理用流路A1构成蒸汽泵循环。另外,使潜热处理用流路B1的压缩机15向旋转方向的相反方向运行,冷凝器13作为蒸发器发挥功能,蒸发器14作为冷凝器发挥功能。然后,在正常时,在显热处理用流路A1中配制为规定温度(26℃)的热水从冷凝器(相当于制冷时的蒸发器11)向热交换器26送出,利用热交换器26将其加热,配制为规定温度(25℃)的热水供给于辐射板1。另外,在潜热处理用流路B1中,配制为规定温度(30℃)的热水供给于载热体流通管59。

在供暖时的正常状态下,向辐射板1连续地供给配制为规定温度(25℃)的热水,将辐射板部分1a中的板主体7的表面温度维持为规定温度(23℃),利用热辐射,对人进行供暖。还有,25℃的热水通过辐射板1而降低至23℃,并从辐射板1流出。另外,室温设定为规定温度(20℃)。

在这样的正常状态中,当供暖负荷减少时(例如,人的人数增大时等),辐射板部分1a中的板主体7的表面温度比23℃上升,利用温度传感器T1检测其上升了的温度,将该温度检测信号向控制装置70赋予。由此,控制装置70对应于检测温度,输出减少供水泵P3的驱动马达的频率的控制信号。由此,25℃的热水的通过辐射板部分1a的流量减少,辐射板部分1a中的板主体7的表面温度降低,控制为规定温度(23℃)。还有,此时,返回冷凝器(相当于制冷时的蒸发器11)的流量减少,因此,为了将冷凝器(相当于制冷时的蒸发器11)的真空度维持为26℃的饱和压力,需要减小压缩机12的输出。因此,控制装置70对应于检测温度,输出减少压缩机12的驱动马达M1的频率的控制信号。由此,将供给于辐射板1的热水温度始终维持在25℃。另外,伴随25℃的热水的流量减少,经由热交换器26返回蒸发器(相当于制冷时的冷凝器13)的热水的加温程度减小,因此,对应于此,控制压缩机15的频率,将供给于制冷剂体流通管49的热水温度始终控制在规定温度(30℃)。

其次,在室内区域有多人且为正常状态的情况下,当向室外退出而人数减少等使供暖负荷增加时,辐射板部分1a中的板主体7的表面温度比23℃降低,利用温度传感器T1检测其下降了的温度,将该温度检测信号向控制装置70赋予。由此,控制装置70对应于检测温度,输出减少供水泵P3的驱动马达的频率的控制信号。由此,25℃的热水的通过辐射板部分1a的流量增加,辐射板部分1a中的板主体7的表面温度上升,控制为规定温度(23℃)。还有,此时,返回冷凝器(相当于制冷时的蒸发器11)的流量增加,因此,为了将冷凝器(相当于制冷时的蒸发器11)的真空度维持为26℃的饱和压力,需要增大压缩机12的输出。因此,控制装置70对应于检测温度,输出增加压缩机12的驱动马达M1的频率的控制信号。由此,将供给于辐射板部分1a的热水温度始终维持在20℃。另外,伴随25℃的热水的流量增加,经由热交换器26返回蒸发器(相当于制冷时的冷凝器13)的热水被过度地加温,因此,对应于此,控制压缩机15的频率,将供给于载热体流通管59的热水温度始终维持在规定温度(30℃)。

这样,即使在冬季的情况下,辐射板1中存在于周边区域的辐射板部分中的板主体7的表面温度成为23℃以上的温度,至少存在于室内区域的辐射板部分1a中的板主体7的表面温度维持为23℃。其结果,即使在室内温度为20℃的情况下,居住人H也会得到舒适感。

其次,说明冬季中的室内温度及室内湿度。

首先,室外的空气利用供气配管57导向总热交换器53。然后,该空气在总热交换器53中,在与利用室内空气导入配管55引导的室内空间的空气之间进行总热交换。室内空间的温度及绝对湿度为比室外的空气高的状态,因此,利用供气配管57引导的低温/低湿度的空气的温度及湿度均被提高。

其次,提高了温度及绝对湿度的空气被导向显热交换器58,在与通过了调湿单元68的空气之间进行显热交换。通过了调湿单元68的空气如后所述地为高温,因此,由总热交换器53引导的空气成为维持了绝对湿度的状态下只有温度更加提高的状态,并导向调湿单元68。

在调湿单元68中,使空气通过被供给30℃的热水的载热体流通管59四周,由此,空气的温度变高。另外,从加湿器受到水蒸气的供给,因此,空气的绝对湿度变高。从而,通过了调湿单元68的空气成为高温/多湿的状态。这样,在加湿运行时,在空气通过加湿器之前,利用被供给热水的载热体流通管59预先加热空气,因此,在通过加湿器时,能够使空气中含有大量的水蒸气,能够效率良好地进行空气的加湿。

通过了调湿单元68的高温/多湿的空气在显热交换器58中,与由总热交换器53引导的温度低的空气的显热交换,维持绝对湿度的状态下被冷却,经由配管63导向室内地面下方。导向室内地面下方的空气从地面下方向上方吹出,受到在室内的人放出的热量或从窗等导入的外气热量等的影响,温度及绝对湿度均上升。还有,室内空气经由配管55导向总热交换器53,在与利用供气引导的室外的空气之间进行总热交换。由此,由室内引导的空气形成为温度及湿度均降低的状态,并向室外排出。

在供暖时,也如上所述,根据外气温度,控制换气用节气门54的开度。另外,若室内温度变化,则利用温度传感器T3将其检测,并将温度检测信号向控制装置70赋予。控制装置70根据检测温度,控制温度控制用节气门61的开度。由此,能够将室内温度控制成规定温度(20℃)。另外,在湿度有变化的情况下,控制装置70控制室内湿度控制用开闭阀66的开度。由此,流入载热体流通管59的热水的流量变化,能够将室内湿度控制在规定湿度。

这样,在冬季的情况下,能够利用外气风量,将室内温度控制在20℃,并且,将辐射板部分1a中的板主体7的表面温度控制成23℃,利用辐射板部分1a的热辐射,进行供暖。

还有,除了上述辐射板的表面温度的控制及室内温度/室内湿度的控制之外,在上述空调系统S中,在适当部位利用温度计及压力计,测量作为工作介质的水的温度及压力,控制在系统内循环的水的温度及压力,使其成为期望的范围内。例如,如图2所示,在辐射板1的入口侧及载热体流通管59的入口侧分别测量通过的冷水的温度,将该温度信号向显热处理用流路A1的压缩机12及潜热处理用流路B1的压缩机15传送,并基于该温度信号,由各压缩机12、15控制转速,或例如,在各压缩机12、15将多个压缩机串联连接而构成的情况下,控制压缩机的运行台数,例如,在制冷时,将上述冷水温度控制成规定的值(20℃、7℃)。

在上述结构的空调系统中,在除湿运行时,显热交换器58使通过了总热交换器53的室外的空气和通过调湿单元68且被除去湿气的低温的空气之间进行显热交换,因此,能够在维持为供给于室内空间的空气中含有的湿气少的状态的情况下(除湿的状态),效率良好地使该空气的温度再次加热,能够减小在再次加热负荷。进而,通过显热交换器58的作用,能够使导向调湿单元68的空气的温度变化为低的状态,因此,能够减少作为冷却流通管发挥功能的载热体流通管59的工作负荷。这样,通过显热交换器58单体的作用,能够将供给于室内空间的空气有效地再次加热,并且,能够减少载热体流通管59的工作负荷,因此,能够得到大幅度的省能效果,而且,还能够实现空调设备的小型化。

另外,在加湿运行时,通过显热交换器58的作用,能够在供给于室内空间的空气中含有的湿气多的状态的情况下,效率良好地降低该空气的温度。进而,能够利用通过了该调湿单元68的空气的热能,加温导向调湿单元68的空气的温度,因此,能够效率良好地减少作为加热流通管发挥功能的载热体流通管59的工作负荷,能够得到高的省能效果。

(实施方式二)

图6是实施方式二的空调系统的整体结构图。以下,基于相同图,说明该实施方式二的空调系统,但在相同图中所示的实施方式二中,对与所述图2所示的实施方式一相同的部位标注相同的符号,省略其说明。另外,该实施方式二与所述实施方式一相同地,示出将空调系统作为冷冻机使用于制冷时的例子。

在上述实施方式一中,不考虑周边区域,专门说明在室内区域的居住人H的制冷,但在周边区域,受到外气的影响,在夏季,百叶窗80的表面成为35℃左右的高温。从而,在周边区域中,热辐射的负荷与室内区域的情况(31-23=8℃)相比,变大(在周边区域的情况下为35-23=12℃,比室内区域变大至1.5倍)。还有,进行从百叶窗80向在室内区域的居住人H的热辐射引起的热移动。因此,在室内区域的居住人H即使在进行了基于辐射板的发热量的吸收的情况下,也由于来自百叶窗80的热辐射,相应地抑制居住人H的发热量,与实施方式一相比,略感暑热,舒适感稍差。因此,将设置于室内区域的辐射板1A以及设置于周边区域的辐射板1B均控制为板主体7的表面温度成为23℃,利用辐射板1B吸收百叶窗80的热辐射,抑制来自百叶窗80的热辐射的影响,由此,进一步得到舒适感。

具体来说,通过辐射板的载热体流通路径分离为设置于室内区域的辐射板1A专用的第一载热体流通路径K1、和设置于周边区域的辐射板1B专用的第二载热体流通路径K2的独立的两个系统。还有,在辐射板1A设置有温度传感器T10(相当于第一表面温度检测机构),在辐射板1B设置有温度传感器T11(相当于第二表面温度检测机构)。进而,关联于第一载热体流通路径K1而设置有泵P6、P8,关联于第二载热体流通路径K2而设置有泵P7、P9。另外,关联于第一载热体流通路径K1而设置有热交换器26A,关联于第二载热体流通路径K2而设置有热交换器26B。另外,泵P7使用与泵P6相比为2倍左右的容量的泵。还有,与实施方式一相同地,向辐射板1A及辐射板1B供给20℃的冷水(即,向第一载热体流通路径K1及第二载热体流通路径K2供给20℃的冷水)。

通过这样的结构,利用泵P6、P7来控制辐射板1A及辐射板1B,使其板主体7的表面温度均成为23℃。具体地说明,若利用温度传感器T10检测辐射板1A中的板主体7的表面温度,则控制泵P6的输出,使辐射板1A中的板主体7的表面温度成为23℃。与此同时,利用温度传感器T11检测辐射板1B中的板主体7的表面温度,则利用泵P7的输出,使辐射板1B中的板主体7的表面温度成为23℃。然后,在制冷时,如上所述,周边区域的热辐射负荷比室内区域的热辐射负荷大1.5倍,因此,对应于此,控制泵P6、P7的输出,使供给于辐射板1B的流量比供给于辐射板1A的流量大。由此,控制为辐射板1A、B的板主体7的表面温度均成为23℃。还有,在正常状态下,分别流入辐射板1A及辐射板1B的20℃的冷水通过辐射板1A及辐射板1B,温度上升至23℃,从辐射板1A及辐射板1B分别流出。

这样,通过控制辐射板1A、B,使板主体7的表面温度均成为23℃,在室内区域的居住人H不受到来自百叶窗80的热辐射的影响,得到舒适感。而且,室内区域和周边区域的环境条件均一化,因此,在被空调室R的任意场所,居住人H均得到舒适感。

另一方面,在冬季时,在周边区域中受到外气的影响,百叶窗80的表面成为比室温20℃低的温度(例如10℃左右)。从而,进行从在室内区域的居住人H向百叶窗80的热辐射引起的热移动。因此,在室内区域的居住人H与实施方式一相比,稍感觉冷被百叶窗80吸热的量程度,舒适感稍差。因此,控制辐射板1A及辐射板1B,使板主体7的表面温度均成为23℃,进行从辐射板1B向百叶窗80的热辐射,抑制百叶窗80从在室内区域的居住人H吸热的影响,进一步得到舒适感。

具体的控制方法基本上与上述夏季的情况相同,向辐射板1A及辐射板1B供给25℃的热水(即,向第一载热体流通路径K1及第二载热体流通路径K2供给25℃的热水),控制辐射板1A、B,使板主体7的表面温度均成为23℃。即,若利用温度传感器T10检测辐射板1A中的板主体7的表面温度的情况下,则使辐射板1A中的板主体7的表面温度成为23℃地控制泵P6的输出。与此同时,若利用温度传感器T11,检测辐射板1B中的板主体7的表面温度,则使辐射板1B中的板主体7的表面温度成为23℃地控制泵P7的输出。

在此,在供暖时,在室内区域中,从居住人H朝向辐射板1A进行基于热辐射的热移动,相对于此,在周边区域,从百叶窗80朝向辐射板1B进行基于热辐射的热移动。因而,可认为,辐射板1B中的发热量与辐射板1A中的发热量相比,仅从居住人H向辐射板1A传递的热量和从百叶窗80向辐射板1B传递的热量的总和的热量部分大。因而,对应于此,控制泵P6、P7的输出,使供给于辐射板1B的流量大于供给于辐射板1A的流量。由此,将辐射板1A及辐射板1B控制为,板主体7的表面温度均成为23℃。还有,在正常状态下,分别流入辐射板1A及辐射板1B的25℃的热水通过辐射板1A及辐射板1B,温度降低至23℃,并从辐射板1A及辐射板1B分别流出。

这样,在冬季时,也控制辐射板1A、B,使板主体7的表面温度均成为23℃,由此,在室内区域的居住人H不受到来自百叶窗80的热辐射的影响,得到舒适感。而且,室内区域和周边区域的环境条件均一化,因此,在被空调室R的任意场所中,居住人H也得到舒适感。

(实施方式三)

图7是实施方式三的空调系统的整体结构图,图8是表示实施方式三的空调系统中的制冷时的流路的结构图,图9是表示实施方式三的空调系统中的供暖时的流路的结构图。以下,基于相同图,说明实施方式三的空调系统,但在相同图所示的实施方式三中,对于与所述图2中所示的实施方式一相同的部位标注相同的符号,省略其说明。该实施方式三是在所述实施方式一的空调系统中,显热处理用流路A1采用地下水的结构。

在地面100隔着适当距离L挖掘有两个井101、102。在井101和井102之间形成有由配管103、热交换器26、配管104、热交换器105、及配管106形成的循环流路。

在配管104的中途配设有三通切换阀107。该三通切换阀107与配管108的一端连接,配管108的另一端与配管65上的合流部109连接。还有,利用该三通切换阀107,能够切换为热交换器26和热交换器105连通的流路状态、和热交换器105和配管108连通的流路状态。另外,在配管106的中途配设有三通切换阀110、111。三通切换阀110与配管112的一端连接,配管112的另一端与配管64上的合流部113连接。然后,利用该三通切换阀110,能够切换为热交换器105和配管112连通的流路状态、和热交换器105和井102连通的流路状态。另外,三通切换阀111与配管114的一端连接,配管114的另一端与配管104上的合流部115连接。然后,利用该三通切换阀111,能够切换为热交换器105和井102连通的流路状态、和配管114和井102连通的流路状态。

在制冷时,三通切换阀107切换为热交换器26和热交换器105连通的流路状态,三通切换阀110切换为热交换器105和井102连通的流路状态,三通切换阀111切换为热交换器105和井102连通的流路状态。由此,构成图7所示的流路。通过这样的结构,从两个井101、102中一方的井101利用泵P20汲取地下水(16℃),被汲取的地下水在热交换器26、热交换器105中流通,回流至另一方的井102,排出的热蓄积在井102。即,井101作为汲水井发挥功能,井102作为还原井发挥功能。还有,不向辐射板直接输送井水而夹有热交换器105是为了防止井水的成分引起的辐射板的腐蚀的发生。

在供暖时,三通切换阀107切换为热交换器105和配管108连通的流路状态,三通切换阀110切换为热交换器105和配管112连通的流路状态,三通切换阀111切换为配管114和井102连通的流路状态。由此,构成图8所示的流路。在供暖时,从井102利用泵P21汲取地下水。这是因为,如上所述,在夏季中,在地中热量蓄积在井102侧,因此,地下水的温度变高,能够作为热源水利用。从井102汲取的地下水经由热交换器26还原至井101。

这样,利用在显热处理用流路A1采用地下水的结构,也能够构成辐射空调系统。

(其他事项)

(1)在上述实施方式中,使板主体的表面温度成为规定温度地改变通过辐射板的载热体的流量,但改变流入辐射板的载热体的入口温度也可。另外,改变通过辐射板的载热体的流量及流入辐射板的载热体的入口温度这两者也可。

(2)在上述的第二实施方式中,对于泵P6、P7,控制频率来改变泵输出,而控制了供给于辐射板1A、B的流量,但也可以是,在冷冻机等热源设备的出口线路上设置一台泵,并且使该出口线路分支,使第一载热体流通路径K1与一方的分支线路连接,使第二载热体流通路径K2与另一方的分支线路连接,在一方的分支线路和另一方的分支线路分别设置控制阀,单独地控制各控制阀的开度。

(3)上述实施方式中的检测板主体的表面温度的温度传感器可以为与板主体表面接触的接触型温度传感器,另外,也可以为红外线辐射温度计等与板主体表面非接触的非接触型温度传感器。

(4)在上述实施方式中,夏季的室温成为28℃,冬季的室温成为20℃地进行控制,但本发明不限定于此,例如,夏季室温可以为25℃~28℃的任意温度,冬季室温可以为21℃~22℃的任意温度。但是,从省能的实现这一观点来说,优选夏季室温为28℃,冬季室温为20℃。

(5)在上述实施方式中,将板主体的表面温度控制成23℃,但本发明不限定于此,只要是比夏季的设定室温略低,且比冬季的的设定室温稍高的温度即可。例如,夏季的设定室温为28℃,冬季的设定室温为20℃的情况下,若将22℃~25℃的范围的任意的温度设为板主体的表面温度,则得到充分的舒适感。

(6)在上述实施方式中,将在显热处理用流路A1循环,用于显热处理而配制的工作流体经由热交换器26用作潜热处理用流路B1的冷却制冷剂,但可以是,去除热交换器26,作为供给潜热处理用流路B1的冷却制冷剂的机构另行设置冷却塔,形成为显热处理用流路A1和潜热处理用流路B1完全地分离的结构。

(7)在上述实施方式中,作为冷冻机,使用了水制冷剂冷冻机,但不限定于此,可以为使用弗利昂或其他制冷剂的冷冻机。另外,在上述实施方式中,作为在空调系统内循环的工作介质,使用了水,但作为该工作介质,可以为含有适宜的溶质的水溶液。

(8)在上述实施方式中,作为热源机,使用了冷冻机,但使用冷却器或吸收式冷热水设备等热源设备也可。

(9)在上述实施方式中,控制节气门61的开度来控制室内温度,但还可以通过控制阀66的开度来进行。即,在除湿运行时,通过控制供给于调湿换气装置50中载热体流通管59的冷水的温度或流量等,能够容易地改变通过载热体流通管59而导向显热交换器58的空气的温度。其结果,能够将通过显热交换器58而供给于室内空间的空气的温度设定在期望的值,能够容易地进行室内空间的室温控制。同样地,在加湿运行时,也通过控制向载热体流通管59供给的热水的温度或流量,能够将供给于室内空间的空气的温度设定在期望的值。从而,通过控制阀66的开度,除了能够进行室内空间的湿度控制之外,还可以进行温度控制。

产业上的可利用性

本发明可以广泛地适用于用于进行医院、高龄人设施、图书馆等各种建筑物内中的空间内的调温及调湿的空调系统及其控制方法。

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