帶有空調功能的外空調機的製作方法

2023-05-29 01:08:21 4

專利名稱：帶有空調功能的外空調機的製作方法
技術領域：
本發明涉及帶有空調功能的外空調機。
背景技術：
使用冷水或溫水的方式(即冷溫水式)的空調系統由調節冷水或溫水的溫度的熱源機；接受冷水或溫水，用熱交換盤管調節室內空氣的溫溼度，以進行室內的空氣調節的空調機；接受冷水或溫水，用熱交換盤管和加溼器調節外部空氣的溫溼度並供給至室內的外部空氣處理空調機(外空調機)；使冷水或溫水在空調機、外空調機及熱源機中循環的配管及送水泵；和從空調機及外空調機向室內送風的導管構成。在該空調系統中，需要設置空調機及外空調機的專用的機械室，並存在施工不便及花費成本的問題。
專利文獻I :日本特開平9-243141號公報。
又，在冷溫水式空調系統中消耗能量的是熱源機、空調機及外空調機的風扇及送水泵；在熱源機上有熱泵式冷機、渦輪式制冷機及吸收式制冷機等，該熱源機將在空調機及外空調機的熱交換盤管上吸熱或者散熱而還原的水進行冷卻或者加熱，並調節為規定溫度；另外，對於規定的總樓面面積以上的大樓，規定引入外部空氣以使室內的二氧化碳 (CO2)濃度達到IOOOppm以下，從而用外空調機等的風扇引入外部空氣；如何削減這些能源消耗量成為了節能的關鍵點。可知在該熱源機、風扇及送水泵的能源消耗量上具有如以下的關係；(1)熱源機的能源消耗量隨著在空調機及外空調機中的熱交換盤管的入口的熱交換用水的溫度(熱源機的出口上的冷水或溫水的溫度)的變化而增減；(2)送水泵的能源消耗量隨著作為空調機及外空調機上的熱交換盤管的入口的熱交換用水的溫度和出口的熱交換用水的溫度之差的水溫度差(熱源機的入口的水溫和出口的水溫的溫度差)的變化而增減；(3)風扇的能源消耗量隨著空調機及外空調機的供氣溫度(供氣風量)的變化而增減； 但是，以往，在並沒有考慮這些的情況下設計空調機、外空調機等，並進行運行控制，因此面臨能量消耗量無益地增加的狀況。發明內容
本發明的一個方面，為了解決上述問題，提供一種帶有空調功能的外空調機，具備向設置於天花板內或室內的一部分上的封閉空間導入來自屋外的外部空氣和來自所述室內的回氣並混合，同時調節所述外部空氣和所述回氣的混合比率的風量調節機構；設置在所述封閉空間內，具有將所述封閉空間內的所述外部空氣和所述回氣作為空調用空氣攝入的空氣攝入口，同時與供氣導管連通地連接的機箱；設置於所述機箱內，所述空調用空氣通過的熱交換盤管；設置於所述機箱內，使所述空調用空氣通過所述熱交換盤管並從所述供氣導管向所述室內送風的風扇；向所述空調用空氣放出加溼用的蒸汽的蒸汽式加溼器； 和操作所述風量調節機構、控制所述外部空氣和所述回氣的混合比率，以使所述室內的二氧化碳濃度達到預先設定的設定濃度，從而的二氧化碳控制部。
根據本發明(1)在天花板內或室內的一部分上用隔板等製作封閉空間並設置帶有空調功能的外空調機即可，不需要風量調節機構和機箱的連接導管，因此容易施工，縮短工期，謀求降低成本。由於將封閉空間兼用為空氣攝入室，因此不需要送風導管的構件，謀求降低成本；(2)導管僅需要供氣用導管，因此機箱周圍的障礙物少，從而容易保養，沒有額外的送風導管，與此相對應地壓力損失也會變小，因此節能；(3)在封閉空間內混合外部空氣和回氣，因此沒有混合不均，可以實現均勻的熱交換， 由於是蒸汽加溼，因此謀求提高室內的溫溼度控制的精度；(4)由於是混合外部空氣和回氣進行熱交換，因此在春秋季等空調負荷少的情況下，可以用帶有空調功能的外空調機單獨進行外部空氣處理和回氣處理，並停止或間歇地運行帶有空調功能的外空調機以外的空調機，因此節能；(5)上述外空調機為多功能，可以進行冷卻運行、加熱運行、送風運行、全外氣冷卻運行、冬季冷卻及低溫加溼，從而可以應對廣泛的空調需求；(6)外部空氣負荷大的情況下，因室內人數減少等而導致二氧化碳濃度(CO2濃度)降低時，通過二氧化碳控制部減少外部空氣量，從而謀求降低空調能源消耗量。
另一方面，本發明的帶有空調功能的外空調機具備將來自屋外的外部空氣和來自室內的回氣作為空調用空氣導入的機箱；設置於所述機箱內，用於冷卻或加熱所述空調用空氣的熱交換用水流過的熱交換盤管；設置於所述機箱內，使所述空調用空氣通過所述熱交換盤管並向所述室內送風的風扇；調節所述外部空氣和所述回氣的混合比率的風量調節機構；調節所述熱交換用水的流量的水量調節機構；和控制裝置；所述熱交換盤管具有所述熱交換用水的入口和出口 ；所述控制裝置具備操作所述風量調節機構、控制所述外部空氣和所述回氣的混合比率以使所述室內的二氧化碳濃度達到預先設定的設定濃度的二氧化碳控制部；和操作所述水量調節機構，控制所述熱交換用水的流量，以使作為已通過所述熱交換盤管的所述空調用空氣的溫度的供氣溫度達到預先設定的設定供氣溫度，同時操作所述水量調節機構，控制所述熱交換用水的流量，以使作為所述入口的所述熱交換用水的溫度和所述出口的所述熱交換用水的溫度之差的水溫度差達到預先設定的設定水溫度差的水量控制部。根據該發明，還可以(1)在二氧化碳控制部中，外部空氣負荷大的情況下，因室內人數減少等而導致二氧化碳濃度降低時，可以減少外部空氣量，謀求降低空調能源的消耗量；(2)即使空調負荷發生變化，也控制為使空調用空氣的溫度、與作為熱交換盤管的出口的熱交換用水的溫度和其入口的熱交換用水的溫度之差的水溫度差一起達到設定值，因此在廣範圍的空氣條件(並不僅僅是規劃的屋內或屋外條件)下同時進行通過空調用空氣的少風量化的風扇能源消耗量的削減，通過熱交換用水(冷水或溫水)的少水量化的送水泵能源消耗量的削減，通過提高上述水溫度差的熱源機能源消耗量的削減，從而謀求大幅度節例如，通過熱交換盤管的冷卻或加熱的空調用空氣所具有的熱能是熱交換盤管入口的空氣的焓值和熱交換盤管出口的空氣的焓值之差(即焓值差)和通過熱交換盤管的空調用空氣的風量的乘積，因此熱能不變時焓值差越大向室內輸送的風量越少；因此，如果提高熱交換盤管的上述焓值差，即在冷卻空調用空氣時降低設定供氣溫度， 在加熱空調用空氣時提高設定供氣溫度，則可以削減風扇的能量消耗量；又，通過熱交換盤管的熱交換用水的熱交換量(貫流熱量)是熱交換盤管的熱交換用水的流量與作為熱交換盤管的出口的熱交換用水的溫度和入口的熱交換用水的溫度之差的水溫度差的乘積，因此熱交換盤管的貫流熱量不變時，隨著上述水溫度差增大，在熱源機和帶有空調功能的外空調機之間循環的熱交換用水的量減少。因此，提高上述水溫度差時可以削減熱交換用水的送水泵的能源消耗量；此外，熱源機的出口的熱交換用水的溫度不變時，隨著熱交換盤管上的上述水溫度差增大，冷卻運行時平均冷水溫度上升，加熱運行時平均溫水溫度下降，因此可以削減熱源機的能源消耗量；(3)可以僅用帶有空調功能的外空調機控制水溫度差和熱交換用水的流量，而不需要進行除了帶有空調功能的外空調機以外的熱源機等的控制，從而謀求設備的簡單化；(4)在謀求與以往同等的能力下大幅度削減能源消耗量，可以同時實現舒適性和節能性兩個方面。
還可以使本發明的帶有空調功能的外空調機，在所述熱交換盤管為冷卻所述空調用空氣的模式下，設置為使所述入口的所述熱交換用水的溫度為10 12°C、使所述水溫度差為8 12°C、使所述供氣溫度為12 14°C ;同時，在所述熱交換盤管為加熱所述空調用空氣的模式下，設置為使所述入口的所述熱交換用水的溫度為35 40°C、使所述水溫度差為8 12°C、使所述供氣溫度為30 35°C。根據這樣的發明，還可以(I)熱泵式冷機等的熱源機為冷卻運行時冷水出口溫度變高，則能源消耗量會減少，加熱運行時溫水出口溫度變低，則能源消耗量會減少；因此，空調用空氣冷卻時的熱交換盤管的入口的熱交換用水的設定溫度(熱源機的出口的熱交換用水的設定溫度)是10 12°C (歷來是7°C)，空調用空氣冷卻時的熱交換盤管的入口的熱交換用水的溫度是，由於通過旁路空氣等的熱交換盤管的熱流經能力的上限的原因需要比供氣溫度低3°C以上的冷水，因此為了熱源機的能源消耗量的削減，最佳地是設定為10°C ；空調用空氣加熱時的熱交換盤管的入口的熱交換用水的設定溫度較佳地是35 40°C (歷來是45°C )，但是，空調用空氣加熱時的熱交換盤管的入口的熱交換用水的溫度是，由於熱交換盤管的熱貫流能力的上限的原因需要比供氣溫度高:TC以上的溫水，因此為了熱源機的能源消耗量的削減，最佳地是設定為40°C ；又，空調用空氣冷卻時的設定供氣溫度，如果考慮去除室內從人體等上產生的潛熱時， 較佳地也是12 14°C (歷來16°C)，但是為了削減風扇能源消耗量、最低限度抑制室內吹出口的結露和冷吹風，最佳地是設定為13°C ；空調用空氣加熱時的設定供氣溫度較佳地是30 35°C (歷來是28°C)，但是如果考慮當熱交換盤管的入口的熱交換用水的溫度和供氣溫度之差減小時熱源機能源消耗量會減少這個方面時，最佳地是設定為30°C ；熱交換盤管的入口的熱交換用水的設定溫度和出口的熱交換用水的設定溫度的水溫CN 102980248 A書明說4/9頁
度差(設定水溫度差)、為了削減送水泵及熱源機的能源消耗量而較佳地是8 12°C (歷來是5°C)，但是由於用一般的熱源機可應對的水溫度差的原因而最佳地是設定為10°C。
也可以使本發明的外空調機的所述控制裝置具備在所述外部空氣的溫度達到所述設定供氣溫度時，操作所述水量調節機構而停止所述熱交換用水流入所述熱交換盤管中，同時操作所述風量調節機構而使所述空調用空氣全部由所述外部空氣構成的送風控制部；在所述外部空氣的溫度超過所述設定供氣溫度、且外部空氣焓值小於回氣焓值時，操作所述風量調節機構以使所述空調用空氣全部由所述外部空氣構成，同時操作所述水量調節機構以控制所述熱交換用水的流量，從而使所述供氣溫度達到所述設定供氣溫度的全外部空氣冷卻控制部；以及，在所述外部空氣的溫度小於所述設定供氣溫度、且所述回氣的溫度超出預先設定的設定回氣溫度時，操作所述風量調節機構、控制所述空調用空氣中的所述回氣的比率以使所述供氣溫度達到所述設定供氣溫度的冬季冷卻控制部。根據這樣的發明，還可以(1)在送風控制部中，由於僅通過向室內送風而不使外部空氣熱交換可以進行空氣調節，因此可以削減熱源機的能源消耗量，從而節能；(2)在全外部空氣冷卻控制部中，由於僅冷卻焓值比室內空氣更低的外部空氣並進行空氣調節，因此與冷卻回氣、或冷卻外部空氣和回氣的混合空氣相比更削減熱源機的能源消耗量，從而節能；(3)在冬季冷卻控制部中，在冬季室內變熱時用風量調節機構在低溫的外部空氣中混合高溫的回氣以調節為設定供氣溫度並進行空氣調節，而不使外部空氣熱交換，因此可以削減熱源機的能源消耗量，從而節能。此外，不需要可同時使空調用空氣的冷卻用冷水和再熱用溫水流過的四管式配管；(4 )上述外空調機為多功能，可以進行冷卻運行、加熱運行、送風運行、全外氣冷卻運行及冬季冷卻運行，從而可以應對廣泛的空調需求；(5 )風量調節機構可以共用於二氧化碳控制、送風運行、全外部空氣冷卻運行及冬季冷卻運行中，從而謀求降低成本。
本發明的帶有空調功能的外空調機，也可以具備調節通過所述風扇輸送至所述室內的所述空調用空氣的風量的變風量機構；且所述控制裝置具備在所述回氣的溫度小於預先設定的設定回氣溫度時，操作所述變風量機構以控制所述空調用空氣的風量，從而使所述回氣的溫度達到所述設定回氣溫度的過冷卻防止控制部。根據該發明的外空調機，還可以(I)在空調負荷小等的情況下，通過減少供氣風量可以防止室內的回氣溫度與設定回氣溫度相比過度下降，從而提高舒適性。
又，本發明的帶有空調功能的外空調機，也可以具備向所述空調用空氣放出加溼用的蒸汽的蒸汽式加溼器；且所述控制裝置具備在回氣絕對溼度小於預先設定的設定回氣絕對溼度時，控制所述蒸汽式加溼器的蒸汽放出量，從而使所述回氣絕對溼度不超出所述空調用空氣的絕對溼度的上限的加溼控制部。根據該發明，還可以(I)即使在空調用空氣低溫的情況及蒸發吸收距離短(氣流中被噴霧的水分直到被空氣所吸收為止所需的水分移動距離)的情況下也可以防止結露的同時進行加溼，不需要去除結露水的去除器等，可以謀求降低成本和緊湊化；7(2)由於以回氣絕對溼度加溼，可以實現高精度的室內溫溼度控制。
此外，可以使本發明的所述熱交換盤管的傳熱管(15)由橢圓管構成，根據這樣的發明，還可以(O由於是橢圓管而壓力損失小，因此通過增加熱交換盤管的列數(熱貫流量)，在冷卻時使熱交換盤管的入口的熱交換用水的設定溫度(熱源機的出口的熱交換用水的設定溫度)上升，在加熱時使其下降，以此可以減少熱源機的能源消耗量(不增加風扇的能源消耗量);此外，通過降低熱交換盤管通過風速而增加熱交換盤管的通風截面面積，維持供氣風量和冷卻或加熱能力，同時變更盤管內的熱交換用水的流法(變更盤管內的熱交換用水的迴路的構造)，以此使送水距離變長，防止水速降低，防止伴隨著水速降低而出現的貫流熱量的減少(能力降低)，可以提高上述水溫度差，減少送水泵及熱源機的能源消耗量；另外，熱交換盤管的傳熱管為圓管的情況下，為了成為上述設定溫度而增加盤管的列數時會大幅度增加風扇的能源消耗量，並不節能。


圖I是示出帶有空調功能的外空調機的設置狀態的側視圖；圖2是示出帶有空調功能的外空調機的整個結構的簡略說明圖；圖3是冷水模式運行的流程圖；圖4是溫水模式運行的流程圖；圖5是模式判斷流程圖；圖6是示出其他實施例的側視圖；I機箱；2蒸汽式加溼器；3控制裝置；6空氣攝入口；8供氣導管；9熱交換盤管；10風扇；15傳熱管；22二氧化碳控制部；23水量控制部；24送風控制部；25全外部空氣冷卻控制部26冬季冷卻控制部；27過冷卻防止控制部；28加溼控制部；D風量調節機構；E變風量機構；V水量調節機構。
具體實施方式
圖I及圖2是示出本發明的帶有空調功能的外空調機的一個實施例，該帶有空調功能的外空調機具備機箱I、蒸汽式加溼器2、風量調節機構D、水量調節機構V、和控制裝置 3。在建築物的天花板34內部S的一部分上的封閉空間CS內設置調節作為空調用空氣來自屋外的外部空氣和來自室內的回氣的混合比率的風量調節機構D，並將封閉空間作為簡易的機械室使用，在其內部設置橫向上長的機箱I。在形成封閉空間的壁部和天花板上設置調節風量的比例式的外部空氣風門4及回氣風門5，從而構成風量調節機構D。在圖例中， 封閉空間CS由壁部32、地板部33、天花板34、隔牆部35構成，但是其構成可自由變更。
機箱I具有將封閉空間內的外部氣體和迴風作為空調用空氣攝入的空氣攝入口 6、和與空氣攝入口 6連通的空氣出口 7。空氣出口 7與供氣導管8連通地連接。在機箱I 內設置用於冷卻或加熱空調用空氣的熱交換用水流過的熱交換盤管9、使空調用空氣經過熱交換盤管9並由供氣導管8向室內送風的風扇10、向經過熱交換盤管9的空調用空氣放出加溼用的蒸汽的蒸汽式加溼器2的加溼噴嘴11、過濾器12、和接水盤13。
在風扇10上設置調節空調用空氣的供氣風量的由變換器構成的變風量機構E。另外，作為蒸汽式加溼器2可自由變更為公知的電極式及電熱式、蒸汽噴霧式等各種模式，或者選擇氣化式的加溼器。在圖例中，舉例說明了在機箱I內僅配置加溼噴嘴11的情況，但是也可以在機箱I內設置向加溼噴嘴11供給蒸汽的蒸汽發生器等的器械。
圖例的實線及點線的空心箭頭是示出送風方向，利用風扇10吸入的空調用空氣經過熱交換盤管9並通過供氣導管8及省略圖示的吹出口向室內供氣。熱交換盤管9是在通風自如地設置的多個傳熱板14上插著多個傳熱管15而形成，流過傳熱管15內的熱交換用水(冷水或溫水)和經過的空氣通過傳熱管15及傳熱板14進行熱交換。該傳熱管15以橢圓管為較佳，可選地為圓形管。將熱交換盤管9上的熱交換用水的入口及出口與冷水配管或溫水配管16管道連接並設置比例式的水量調節閥17，從而構成調節熱交換盤管9的水的流量的水量調節機構V。熱交換盤管9通過配管16與省略圖示的熱源機和送水泵連接， 用該熱源機調節為規定溫度的熱交換用水(冷水或溫水)在熱交換盤管9和所述熱源機中循環。另外，配管16可以自由地選擇使冷水和溫水切換著流過的雙管式、使冷水和溫水同時流過的四管式中的任意一種。
控制裝置3具備檢測外部空氣溫溼度的外部空氣溫溼度檢測器18、檢測回氣的溫度及溼度的回氣溫溼度檢測器19、檢測通過熱交換盤管9的空調用空氣(即供氣)的溫度及溼度的供氣溫溼度檢測器31、檢測作為熱交換盤管9的入口的熱交換用水的溫度和出口的熱交換用水的溫度之差的水溫度差的水溫度差檢測器20、檢測回氣(室內)的二氧化碳濃度的二氧化碳檢測器21、二氧化碳控制部22、水量控制部23、送風控制部24、全外部空氣冷卻控制部25、冬季冷卻控制部26、過冷卻防止控制部27、加溼控制部28、設定部29、模式判斷部30，並由傳感器、執行器、微型電子計算機等構成。
圖3是冷水模式運行的流程圖，圖4是溫水模式運行的流程圖，圖5是模式判斷處理的流程圖。二氧化碳控制部22通過風量調節機構D控制空調用空氣的混合比率以使經由二氧化碳檢測器21檢測的室內的二氧化碳濃度達到設定濃度。例如，因室內人數的增減等而導致二氧化碳濃度低於設定濃度時，通過回氣風門5和外部空氣風門4控制為能夠減少空調用空氣的外部空氣比率而提高二氧化碳濃度，二氧化碳濃度高於設定濃度時，通過回氣風門5和外部空氣風門4控制為能夠增加空調用空氣的外部空氣比率而降低二氧化碳濃度。
水量控制部23用水量調節機構V控制水的流量以使通過供氣溫溼度檢測器31檢測到的作為通過熱交換盤管的空調用空氣(供氣)的溫度的供氣溫度達到設定供氣溫度，同時用水量調節機構V控制水的流量以使通過水溫度差檢測器20檢測的水溫度差達到設定水溫度差。例如，在冷卻運行的情況下控制為，當供氣溫度低於設定供氣溫度時，用水量調節閥17減少水的流量以提高供氣溫度，當供氣溫度高於設定供氣溫度時，用水量調節閥17 增加熱交換用水的流量以降低供氣溫度。當供氣溫度達到設定供氣溫度時控制為，在水溫度差小於設定水溫度差時用水量調節閥17減少熱交換用水的流量以提高水溫度差，水溫度差大於設定水溫度差時用水量調節閥17增加熱交換用水的流量以減少水溫度差。又，在加熱運行的情況下控制為，在供氣溫度低於設定供氣溫度時，用水量調節閥17增加熱交換用水的流量以提高供氣溫度，供氣溫度高於設定供氣溫度時，用水量調節閥17減少熱交換用水的流量以降低供氣溫度。當供氣溫度達到設定供氣溫度時控制為，在水溫度差小於設定水溫度差時用水量調節閥17減少熱交換用水的流量以提高水溫度差，水溫度差大於設定水溫度差時用水量調節閥17增加熱交換用水的流量以減少水溫度差。藉助於此，控制為能夠使作為通過熱交換盤管的空調用空氣的溫度的供氣溫度和上述水溫度差一同達到設定值。
上述設定值是在用熱交換盤管9冷卻空調用空氣的情況下，將熱交換盤管9的入口上的熱交換用水的溫度設定為10 12°C (較佳地是10°C)，將熱交換盤管9上的水溫度差設定為8 12°C (較佳地是10°C)，將通過熱交換盤管的空調用空氣的溫度(供氣溫度) 設定為12 14°C (較佳地是13°C)，同時在用熱交換盤管9加熱空調用空氣的情況下，將熱交換盤管9的入口上的熱交換用水的溫度設定為35 40°C (較佳地是40°C)，將熱交換盤管9上的水溫度差設定為8 12°C (較佳地是10°C)，將通過熱交換盤管的空調用空氣的溫度(供氣溫度)設定為30 35°C (較佳地是30°C )。
將送風控制部24控制為在用外部空氣溫溼度檢測器18檢測的外部空氣溫度達到預先設定的設定供氣溫度的情況下，操作水量調節機構V，停止熱交換用水流入熱交換盤管 9中，同時操作風量調節機構D，使空調用空氣全部用外部空氣構成。例如，空調負荷小的情況下，供氣溫度達到設定供氣溫度時，用水量調節閥17將熱交換用水的流量變為零，並通過回氣風門5和外部空氣風門4將空調用空氣的外部空氣比率控制為100%。這就是所謂的夏季的外部空氣製冷。
全外部空氣冷卻控制部25是在用外部空氣溫溼度檢測器18檢測的外部空氣溫度超過設定供氣溫度，且屋外的外部空氣焓值小於室內的回氣焓值的情況下，操作風量調節機構D，使空調用空氣全部由外部空氣構成，同時操作水量調節機構V，以控制熱交換用水的流量，使供氣溫度達到設定供氣溫度。例如，在夏季的外部空氣溫度低於室內回氣溫度並高於設定供氣溫度的情況下，通過回氣風門5和外部空氣風門4將空調用的空氣的外部空氣比率變為100%，並用水量調節閥17控制熱交換用水的流量，使供氣溫度達到設定供氣溫度。所述外部空氣焓值是由通過外部空氣溫溼度檢測器18檢測的外部空氣的溫度及溼度計算，上述回氣焓值是由通過回氣溫溼度檢測器19檢測的回氣的溫度及溼度計算。
冬季冷卻控制部26是在用回氣溫溼度檢測器19檢測的回氣溫度超過設定回氣溫度，且用外部空氣溫溼度檢測器18檢測的外部空氣溫度小於設定供氣溫度、用二氧化碳檢測器21檢測的室內的二氧化碳濃度小於設定濃度的情況下，用水量調節機構V停止熱交換用水流入熱交換盤管9中，同時操作風量調節機構D，以控制空調用空氣的回氣比率，使通過供氣溫溼度檢測器30檢測的供氣溫度達到設定供氣溫度。例如，在冬季室內回氣溫度超過設定回氣溫度，外部空氣溫度低於設定供氣溫度的情況下，操作水量調節閥17，使熱交換用水的流量變為零，通過回氣風門5和外部空氣風門4增加空調用空氣的回氣比率提高溫度，控制為使供氣溫度達到設定供氣溫度。在將回氣比率增加至用二氧化碳檢測器21檢測的室內的二氧化碳濃度達到設定濃度，供氣溫度也小於設定供氣溫度的情況下，用熱交換盤管9的溫水加熱空調用空氣，以控制供氣溫度使其達到設定供氣溫度。
過冷卻防止控制部27是在用回氣溫溼度檢測器19檢測的回氣溫度小於設定回氣溫度、用二氧化碳檢測器21檢測的室內的二氧化碳濃度小於設定濃度的情況下，用變風量機構E控制供氣風量，從而使回氣溫度達到設定回氣溫度。例如，各種模式的運行中，室內回氣溫度小於設定回氣溫度的情況下，用水量調節閥17使熱交換用水的流量最小，並通過變風量機構E減少風扇10的供氣風量以提高回氣溫度，控制使其達到設定回氣溫度。
加溼控制部28是在用回氣溫溼度檢測器19檢測的室內的回氣絕對溼度小於預先設定的回氣的絕對溼度、即設定回氣絕對溼度的情況下，控制蒸汽式加溼器2的蒸汽釋放量，以使回氣絕對溼度不超出空調用空氣(供氣)的絕對溼度的上限。例如，在室內的設定回氣絕對溼度為供氣的絕對溼度的上限以下的情況下控制為，以設定回氣絕對溫度作為目標用蒸汽式加溼器2加溼，在室內的設定回氣絕對溼度超過供氣的絕對溼度的上限的情況下，以供氣的絕對溼度的上限作為目標進行加溼。供氣的絕對溼度的上限是，當供氣的溫度為設定供氣溫度時該供氣變成飽和溼空氣而凝結(結露)之前的絕對溼度，並通過計算等而被設定的值。
設定部29分別設定空調用空氣(供氣)的設定供氣溫度、室內的設定回氣溫度、室內的設定回氣絕對溼度、室內的二氧化碳的設定濃度、熱交換盤管9中的設定水溫度差、供氣的絕對溼度的上限。這些設定值可以是單一的數值，也可以是包含閾值的規定範圍的數值，可自由選擇。
如圖5所示，模式判斷部30是在冷水流過配管16時，外部空氣溫度為設定供氣溫度時判斷為送風運行，外部空氣溫度超過設定供氣溫度，且屋外外部空氣焓值小於室內回氣焓值時判斷為全外部空氣冷卻運行，外部空氣超過設定供氣溫度，且回氣溫度為設定回氣溫度以上時判斷為冷卻運行。又，溫水流過配管16時，外部空氣溫度為設定供氣溫度時判斷為送風運行，外部空氣溫度小於設定供氣溫度，且回氣溫度超過設定回氣溫度時判斷為冬季冷卻運行，外部空氣溫度小於設定供氣溫度，且回氣溫度小於設定回氣溫度時判斷為加熱運行。
圖3是冷水模式運行的一個示例，在開始運行時，使規定水量的熱交換用水(冷水) 流過熱交換盤管9，並使空調用空氣的外部空氣比率變成100%並向室內以一定風量供氣。 接著，在送風運行的情況下，停止熱交換用水(冷水)而使空調用空氣全部由外部空氣構成。 在全外部空氣冷卻運行的情況下，將空調用空氣全部使用外部空氣，並控制冷水流量，使供氣溫度以及熱交換盤管9的出口的熱交換用水的溫度和入口的熱交換用水的溫度之間的水溫度差達到設定值。在冷卻運行的情況下，控制外部空氣比率，使空調用空氣的二氧化碳濃度達到設定值，並控制冷水流量使供氣溫度和上述水溫度差達到設定值。在送風運行、全外部空氣冷卻運行及冷卻運行中，如果回氣溫度低於設定值，則在使二氧化碳濃度不超出設定值的範圍下減少供氣風量，從而控制為使回氣溫度達到設定值。
圖4是溫水模式運行的一個示例，在開始運行時，使規定水量的熱交換用水(溫水) 流過熱交換盤管9，並使空調用空氣的外部空氣比率變成100%並向室內以一定風量供氣， 控制為使室內溼度達到設定值。接著，在送風運行的情況下，停止溫水而使空調用空氣全部由外部空氣構成。在冬季冷卻運行的情況下，停止溫水而使空調用空氣暫且全部由外部空氣構成，並控制空調用空氣的回氣比率，在使二氧化碳濃度不超出設定值範圍下使供氣溫度達到設定值。在加熱運行的情況下，控制外部空氣比率，使空調用空氣的二氧化碳濃度達到設定值，並控制溫水流量，使供氣溫度和上述水溫度差達到設定值。在送風運行、冬季冷卻運行及加熱運行中，如果回氣溫度低於設定值，則在使二氧化碳濃度不超出設定值的範圍下減少供氣風量，從而控制為使回氣溫度達到設定值。
圖6是另一實施例，示出設置於天花板內部以外的室內的一部分上的作為簡易的機械室的封閉空間CS內設置縱向上長的機箱I的情況。在構成封閉空間CS的壁部32上設置有調節風量的外部空氣風門4及回氣風門5。在圖例中，封閉空間由壁部32、地板部33、 隔牆部35構成，但是對其構成的變更是自由的。還可以通過與外部空氣風門4連通的導管 36將外部空氣導入封閉空間。隔牆部35可以利用隔板等。
本發明並不限於上述實施例，在不脫離本發明主旨的範圍下可自由設計變更，例如熱交換盤管9可以自由採用用加熱泵的製冷劑切換對空調用空氣的冷卻和加熱的熱交換方式。又，也可以在控制裝置3的各檢測器及各控制部中僅選擇所需的部件並組合使用， 對其構成的變更是自由的。例如，在水量控制部23中省略水溫度差的控制而僅實施供氣溫度控制，或者省略過冷卻防止控制部27，不實施回氣溫度控制，這也是自由的。又，對冷水模式運行及溫水模式運行的順序及處理內容的變更是自由的。例如，冷水模式運行及溫水模式運行開始後，接著將空調用空氣全部使用外部空氣，此外也可以自由地變更為用二氧化碳控制部22調節空調用空氣的混合比的處理，從而使二氧化碳濃度達到設定濃度。
權利要求
1.一種帶有空調功能的外空調機，其特徵在於，具備 向設置於天花板內或室內的一部分上的封閉空間導入來自屋外的外部空氣和來自所述室內的回氣並混合，同時調節所述外部空氣和所述回氣的混合比率的風量調節機構(D)；設置在所述封閉空間內，具有將所述封閉空間內的所述外部空氣和所述回氣作為空調用空氣攝入的空氣攝入口(6)，同時與供氣導管(8)連通地連接的機箱(I)； 設置於所述機箱(I)內，所述空調用空氣通過的熱交換盤管(9)； 設置於所述機箱(I)內，使所述空調用空氣通過所述熱交換盤管(9)並從所述供氣導管(8)向所述室內送風的風扇(10)； 向所述空調用空氣放出加溼用的蒸汽的蒸汽式加溼器(2);和操作所述風量調節機構(D)、控制所述外部空氣和所述回氣的混合比率，以使所述室內的二氧化碳濃度達到預先設定的設定濃度的二氧化碳控制部(22)。
2.一種帶有空調功能的外空調機，其特徵在於，具備 將來自屋外的外部空氣和來自室內的回氣作為空調用空氣導入的機箱(I); 設置於所述機箱(I)內，用於冷卻或加熱所述空調用空氣的熱交換用水流過的熱交換盤管(9)； 設置於所述機箱(I)內，使所述空調用空氣通過所述熱交換盤管(9)並向所述室內送風的風扇(10)； 調節所述外部空氣和所述回氣的混合比率的風量調節機構(D)； 調節所述熱交換用水的流量的水量調節機構(V);和 控制裝置(3)； 所述熱交換盤管(9)具有所述熱交換用水的入口和出口 ； 所述控制裝置(3)具備 操作所述風量調節機構(D)、控制所述外部空氣和所述回氣的混合比率以使所述室內的二氧化碳濃度達到預先設定的設定濃度的二氧化碳控制部(22);和 操作所述水量調節機構(V)，控制所述熱交換用水的流量，以使作為已通過所述熱交換盤管(9)的所述空調用空氣的溫度的供氣溫度達到預先設定的設定供氣溫度，同時操作所述水量調節機構(V)，控制所述熱交換用水的流量，以使作為所述入口的所述熱交換用水的溫度和所述出口的所述熱交換用水的溫度之差的水溫度差達到預先設定的設定水溫度差的水量控制部(23)。
3.根據權利要求2所述的帶有空調功能的外空調機，其特徵在於， 在所述熱交換盤管(9)冷卻所述空調用空氣的模式下，設置為使所述入口的所述熱交換用水的溫度為10 12°C、使所述水溫度差為8 12°C、使所述供氣溫度為12 14°C ；且，在所述熱交換盤管(9)為加熱所述空調用空氣的模式下，設置為使所述入口的所述熱交換用水的溫度為35 40°C、使所述水溫度差為8 12°C、使所述供氣溫度為30 35°C。
4.根據權利要求2或3所述的帶有空調功能的外空調機，其特徵在於， 所述控制裝置(3)具備 在所述外部空氣的溫度達到所述設定供氣溫度時，操作所述水量調節機構(V)而停止所述熱交換用水流入所述熱交換盤管(9)中，同時操作所述風量調節機構(D)而使所述空調用空氣全部由所述外部空氣構成的送風控制部(24)；在所述外部空氣的溫度超過所述設定供氣溫度、且外部空氣焓值小於回氣焓值時，操作所述風量調節機構(D)以使所述空調用空氣全部由所述外部空氣構成，同時操作所述水量調節機構(V)以控制所述熱交換用水的流量，從而使所述供氣溫度達到所述設定供氣溫度的全外部空氣冷卻控制部(25)； 所述外部空氣的溫度小於所述設定供氣溫度、且所述回氣的溫度超出預先設定的設定回氣溫度時，操作所述風量調節機構(D)、控制所述空調用空氣中的所述回氣的比率以使所述供氣溫度達到所述設定供氣溫度的冬季冷卻控制部(26 )。
5.根據權利要求2或3所述的帶有空調功能的外空調機，其特徵在於， 具備調節通過所述風扇(10)輸送至所述室內的所述空調用空氣的風量的變風量機構(E)； 所述控制裝置(3)具備在所述回氣的溫度小於預先設定的設定回氣溫度時，操作所述變風量機構(E)以控制所述空調用空氣的風量，從而使所述回氣的溫度達到所述設定回氣溫度的過冷卻防止控制部(27 )。
6.根據權利要求2或3所述的帶有空調功能的外空調機，其特徵在於， 具備向所述空調用空氣放出加溼用的蒸汽的蒸汽式加溼器(2); 所述控制裝置(3)具備在回氣絕對溼度小於預先設定的設定回氣絕對溼度時，控制所述蒸汽式加溼器(2)的蒸汽放出量，從而使所述回氣絕對溼度不超出所述空調用空氣的絕對溼度的上限的加溼控制部(28 )。
7.根據權利要求2或3所述的帶有空調功能的外空調機，其特徵在於，所述熱交換盤管(9)的傳熱管(15)由橢圓管構成。
8.根據權利要求4所述的帶有空調功能的外空調機，其特徵在於， 具備調節通過所述風扇(10)輸送至所述室內的所述空調用空氣的風量的變風量機構(E)； 所述控制裝置(3)具備在所述回氣的溫度小於預先設定的設定回氣溫度時，操作所述變風量機構(E)以控制所述空調用空氣的風量，從而使所述回氣的溫度達到所述設定回氣溫度的過冷卻防止控制部(27 )。
9.根據權利要求4所述的帶有空調功能的外空調機，其特徵在於， 具備向所述空調用空氣放出加溼用的蒸汽的蒸汽式加溼器(2); 所述控制裝置(3)具備在回氣絕對溼度小於預先設定的設定回氣絕對溼度時，控制所述蒸汽式加溼器(2)的蒸汽放出量，從而使所述回氣絕對溼度不超出所述空調用空氣的絕對溼度的上限的加溼控制部(28 )。
10.根據權利要求5所述的帶有空調功能的外空調機，其特徵在於， 具備向所述空調用空氣放出加溼用的蒸汽的蒸汽式加溼器(2)； 所述控制裝置(3)具備在回氣絕對溼度小於預先設定的設定回氣絕對溼度時，控制所述蒸汽式加溼器(2)的蒸汽放出量，從而使所述回氣絕對溼度不超出所述空調用空氣的絕對溼度的上限的加溼控制部(28 )。
全文摘要
本發明涉及一種帶有空調功能的外空調機，具備向封閉空間導入來自屋外的外部空氣和來自室內的回氣並混合，同時調節外部空氣和回氣的混合比率的風量調節機構；設置在封閉空間內，具有將封閉空間內的外部空氣和回氣作為空調用空氣攝入的空氣攝入口，同時與供氣導管連通地連接的機箱；設置於機箱內，空調用空氣通過的熱交換盤管；設置於機箱內，使空調用空氣通過熱交換盤管並從供氣導管向室內送風的風扇；向空調用空氣放出加溼用的蒸汽的蒸汽式加溼器；和操作風量調節機構以使室內的二氧化碳濃度達到預先設定的設定濃度，從而控制外部空氣和回氣的混合比率的二氧化碳控制部。可以得到能夠實現舒適性和節能性兩方面的帶有空調功能的外空調機。
文檔編號F24F11/02GK102980248SQ20121030184
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月23日 優先權日2011年9月6日
發明者木村惠一, 石田貴之, 後藤和也 申請人:木村工機株式會社