特開 2024-115204 空調システム及び空調システムの改修方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115204

(43)【公開日】2024-08-26

(54)【発明の名称】空調システム及び空調システムの改修方法

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20240819BHJP

   F24F 3/06 20060101ALI20240819BHJP

【ＦＩ】

F25B1/00 399Y

F24F3/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023020771

(22)【出願日】2023-02-14

(71)【出願人】

【識別番号】000169499

【氏名又は名称】高砂熱学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(72)【発明者】

【氏名】長嶋 正章

(72)【発明者】

【氏名】石井 秀一

(72)【発明者】

【氏名】常田 千夏子

(57)【要約】

【課題】少なくとも外調機と水熱源ヒートポンプとを備え、外調機と水熱源ヒートポンプとを同じ冷温水配管系を用いて冷暖房運転が可能な空調システムを提供する。
【解決手段】空調対象空間の空調を行うための空調システムであって、冷水を生成する冷水生成手段と、空調対象空間に供給するための外気を処理する外調機と、圧縮機による冷媒の圧縮と膨張弁による前記冷媒の膨張とを交互に実行して冷凍サイクルを構成する水熱源ヒートポンプと、を備え、前記冷水生成手段からの冷水を、前記外調機において外気と熱交換した後、熱源水として前記水熱源ヒートポンプの前記圧縮機に供給する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空調対象空間の空調を行うための空調システムであって、
冷水を生成する冷水生成手段と、
空調対象空間に供給するための外気を処理する外調機と、
圧縮機による冷媒の圧縮と膨張弁による前記冷媒の膨張とを交互に実行して冷凍サイクルを構成する水熱源ヒートポンプと、を備え、
前記冷水生成手段からの冷水を、前記外調機において外気と熱交換した後、熱源水として前記水熱源ヒートポンプの前記圧縮機に供給することを特徴とする、空調システム。

【請求項2】

前記外調機から前記圧縮機に向けて供給される熱源水に、前記冷水生成手段からの冷水を混合するための混合用経路を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の空調システム。

【請求項3】

前記水熱源ヒートポンプの入口側における前記熱源水の温度を測定する第１の温度計、を更に備え、
前記熱源水の温度が水熱源ヒートポンプの受け入れ可能な温度より高い際に、前記混合用経路を介して前記熱源水に前記冷水生成手段からの冷水を混合する、ことを特徴とする、請求項２に記載の空調システム。

【請求項4】

前記熱源水の温度が前記水熱源ヒートポンプの受け入れ可能な温度よりも低い際に、前記冷水生成手段で生成される前記冷水の温度を、前記冷水生成手段の容量制御により上げることを特徴とする、請求項３に記載の空調システム。

【請求項5】

前記水熱源ヒートポンプの出口側において前記冷水生成手段に向けて還流する前記熱源水の温度を測定する第２温度計と、
制御部と、を更に備え、
前記熱源水の温度が前記冷水生成手段が受け入れ可能な前記熱源水の温度の上限未満となるように、前記冷水生成手段から送出される前記冷水の、前記熱源水に対する混合流量を制御する、ことを特徴とする、請求項３に記載の空調システム。

【請求項6】

各々が少なくとも前記外調機と前記水熱源ヒートポンプとを含む複数のユニットを備え、
前記複数のユニットは、前記冷水を内部に通流し、往路及び環路をなす２本の冷温水用竪管に対して並列で接続される、請求項２に記載の空調システム。

【請求項7】

既存空調システムを、請求項１～６のいずれか一項に記載の空調システムに改修する方法であって、
前記既存空調システムは、
外気を処理する外調機と、
前記外調機に供給するための冷水又は温水のいずれかを生成する冷温水生成手段と、
前記冷水又は前記温水のいずれかを内部に通流し、往路及び環路をなす少なくとも２本の冷温水用竪管と、
圧縮機による冷媒の圧縮と膨張弁による前記冷媒の膨張とを交互に実行して空調対象空間に供給するための給気を処理するファンコイルユニットと、を備え、
前記冷温水用竪管の環路と前記外調機の二次側とを接続する二次側配管及び前記ファンコイルユニットを撤去し、
前記水熱源ヒートポンプを設置し、
前記水熱源ヒートポンプの圧縮機と前記外調機の二次側とを接続し、更に、
前記水熱源ヒートポンプの圧縮機と前記冷温水用竪管の環路とを接続する、空調システムの改修方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空調システム及び空調システムの改修方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば商業用、工業用の建物に設置される空調システムとして、中央空調式（セントラル）空調が採用されている。このセントラル空調では、換気のために取り入れる外気を冷やすための外調機を別で設置することがある。このような建物では、一般的に冷房運転時には７℃～１５℃の冷水を、暖房運転時には３７℃～４５℃の温水をそれぞれ製造するが、設備費用の削減のために冷温水の往路／環路を２管式で構成することが多く、日ごとや室（フロア）ごとでの冷暖房の切換えの融通が利かないという課題がある。

【0003】

室ごとに自由に冷暖房ができるように、空調機を安価で施工性に優れた空気熱源式のパッケージエアコンに取り換えて対策を行う場合がある。しかしながら、このように室ごとにパッケージエアコンを設置する場合、その設置台数分の室外機を屋外（ベランダや屋上）設置する必要があるため、空間や重量の観点で制約がある。また、このように室ごとにパッケージエアコンを設置する場合であっても、外気の冷却／加熱時期は外気条件で決まり、部屋の用途等には無関係であるため、外調機まで個別化して設置することは少ない。

【0004】

特許文献１には、このようなパッケージエアコンの設置に際して生じる空間や重量の制約を解消するため、空調対象の建物に、水熱源ヒートポンプを備えるビル用マルチシステム（以下、「水熱源マルチ」という場合がある。）を採用することが開示されている。水熱源マルチは、室外機に代えて圧縮機と冷媒／水熱交換器を有する圧縮機ユニットを建物各階の室内に設置し、この圧縮機ユニットと室内機との間で冷媒の圧縮／膨張を繰り返すことで冷凍サイクルを実現する。冷媒／水熱交換器での冷媒との熱交換に供される熱源水は、例えば建物の屋上等に設置された冷却塔やボイラで冷却／加熱される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７－３１５６８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上記したセントラル空調が設置された既設建物において、空調システムを改修して上記した水熱源マルチを導入しようとする場合、水熱源マルチの圧縮機ユニットでの冷媒との熱交換に供される熱源水温度が問題となる。すなわち、既設建物に水熱源マルチを導入する場合、セントラル空調が備える２本の冷温水の往路／環路からの冷温水を水熱源マルチの圧縮機ユニットに供給することが考えられる。この場合、特に冷房運転時に低温、例えば７℃の冷水を圧縮機ユニットに供給すると、冷水温度が低すぎて水熱源マルチでの冷凍サイクルを適切に回せなくなるおそれがある。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みてされたものであり、少なくとも外調機と水熱源ヒートポンプとを備え、外調機と水熱源ヒートポンプとを同じ冷温水配管系を用いて冷暖房運転が可能な空調システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示に係る技術は、空調対象空間の空調を行うための空調システムであって、冷水を生成する冷水生成手段と、空調対象空間に供給するための外気を処理する外調機と、圧縮機による冷媒の圧縮と膨張弁による前記冷媒の膨張とを交互に実行して冷凍サイクルを構成する水熱源ヒートポンプと、を備え、前記冷水生成手段からの冷水を、前記外調機において外気と熱交換した後、熱源水として前記水熱源ヒートポンプの前記圧縮機に供給することを特徴としている。
上記構成によれば、冷水生成手段で生成された低温（例えば７℃）の冷水を、外調機での外気との熱交換に供して昇温（例えば１２℃）した後に水熱源ヒートポンプの圧縮機に供給するため、冷水生成手段からの冷水を利用して適切に水熱源ヒートポンプでの冷凍サイクルを実現できる。

【0009】

本開示に係る空調システムは、前記外調機から前記圧縮機に向けて供給される熱源水に、前記冷水生成手段からの冷水を混合するための混合用経路を更に備えていることが望ましい。この場合、前記水熱源ヒートポンプの入口側における前記熱源水の温度を測定する第１温度計、を更に備え、前記熱源水の温度が水熱源ヒートポンプの受け入れ可能な温度より高い際に、前記混合用経路を介して、前記熱源水に前記冷水生成手段からの冷水を混合してもよい。
上記構成によれば、外調機から圧縮機に向けて供給される熱源水温度を水熱源ヒートポンプが受け入れ可能な範囲で低く保つことで、水熱源ヒートポンプの運転効率を高めることができる。

【0010】

前記熱源水の温度が前記水熱源ヒートポンプの受け入れ可能な温度よりも低い際に、前記冷水生成手段で生成される前記冷水の温度を、前記冷水生成手段の容量制御により上げてもよい。
上記構成によれば、外調機の冷房負荷の多少に依らず、水熱源ヒートポンプの冷凍サイクルを適切に回すことができる。

【0011】

前記水熱源ヒートポンプの出口側において前記冷水生成手段に向けて還流する前記熱源水の温度を測定する第２温度計と、制御部と、を更に備え、前記熱源水の温度が前記冷水生成手段が受け入れ可能な前記熱源水の温度の上限未満となるように、前記冷水生成手段から送出される前記冷水の、前記熱源水に対する混合流量を制御してもよい。
上記構成によれば、前記外調機や前記水熱源ヒートポンプの冷房負荷の多少に依らず、冷水生成手段の運転効率を高めることができる。

【0012】

各々が少なくとも前記外調機と前記水熱源ヒートポンプとを含む複数のユニットを備え、前記複数のユニットは、前記冷水を内部に通流し、往路及び環路をなす２本の冷温水用竪管に対して並列で接続されてもよい。
この場合、空調対象の建物に複数のユニットを配置することで、当該建物のフロアごと、室ごとに独立して適切に空調を実施できる。

【0013】

本開示の別な観点に係る技術は、既存空調システムを上記空調システムに改修する方法であって、前記既存空調システムは、外気を処理する外調機と、前記外調機供給するための冷水又は温水のいずれかを生成する冷温水生成手段と、前記冷水又は前記温水のいずれかを内部に通流し、往路及び環路をなす少なくとも２本の冷温水用竪管と、圧縮機による冷媒の圧縮と膨張弁による前記冷媒の膨張とを交互に実行して空調対象空間に供給するための給気を処理するファンコイルユニットと、を備え、前記冷温水用竪管の環路と前記外調機の二次側とを接続する二次側配管及び前記ファンコイルユニットを撤去し、前記水熱源ヒートポンプを設置し、前記水熱源ヒートポンプの圧縮機と前記外調機の二次側とを接続し、更に、前記水熱源ヒートポンプの圧縮機と前記冷温水用竪管の環路とを接続することを特徴としている。
上記方法によれば、既存の例えばセントラル空調を改修して、適切に水熱源マルチ（水熱源ヒートポンプ）を改修対象の既設建物に導入できる。この際、水熱源ヒートポンプの導入にあたり新たな熱源水用の竪管を建物に配設する必要がなく、既設の冷温水用竪管を再利用できるため、改修工事が容易である。

【発明の効果】

【0014】

本開示の技術によれば、少なくとも外調機と水熱源ヒートポンプとを備え、外調機と水熱源ヒートポンプとを同じ冷温水配管系を用いて冷暖房運転が可能な空調システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態に係る空調システムを適用した建物を示す説明図である。

【図2】実施形態に係る空調システムの配管系統図を示した説明図である。

【図3】実施形態に係る空調システムの冷房運転の主な動作を示すフロー図である。

【図4】実施形態に係る空調システムと従来システムの運転効率を比較するグラフである。

【図5】実施形態に係る空調システムと従来システムの運転効率を比較するグラフである。

【図6】実施形態に係る空調システムと従来システムの運転効率を比較するグラフである。

【図7】既設建物に適用された空調システムを示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0017】

＜空調システムの構成＞
図１は、実施の形態に係る空調システムを適用した建物の全体的な構成の一例を示す説明図である。図２は、図１の空調システムにおける配管系統の詳細を示す説明図である。

【0018】

図１に示すように、建物１の内部には複数、一例において建物１のフロア（階数）と同数の空調対象空間Ｒが形成されている。本開示の技術に係る空調システム２は、これら複数の空調対象空間Ｒの各々において、独立して冷暖房運転を可能に構成される。なお。建物１に設定される空調対象空間Ｒの数や配置は任意に決定できる。

【0019】

本実施形態において空調システム２は、冷水生成手段１０、外調機２０及び水熱源ヒートポンプ３０を有する。

【0020】

冷水生成手段１０は、冷却塔１１と吸収式冷温水機１２を備える。図１に示すように、一例において冷却塔１１は建物１の屋上に設けられ、吸収式冷温水機１２は建物１の居室外、例えば地下室等に設けられる。

【0021】

冷却塔１１は、吸収式冷温水機１２において冷水を生成するための冷却水を生成し、冷却水用竪管１１ａを介して、生成した冷却水を吸収式冷温水機１２との間で循環させる。冷却水用竪管１１ａには、冷却水を循環させるためのポンプＰ１が設けられている。

【0022】

本実施形態（空調システム２の冷房運転）において吸収式冷温水機１２は、冷却塔１１からの冷却水を用いて低温冷水を生成する冷凍機として機能する。従って、本開示においては吸収式冷温水機１２を「冷凍機」と表現する場合がある。吸収式冷温水機１２は、冷温水用竪管１３を介して建物１の各階（各フロア）に生成した冷水を供給する。冷温水用竪管１３は、吸収式冷温水機１２からの冷水を各階に供給するための往路管１３ａと、各階で空調対象空間Ｒの空調のための熱交換に供された冷水を吸収式冷温水機１２に戻すための還路管１３ｂと、を有する。冷温水用竪管１３には、冷温水を循環させるためのポンプＰ２が設けられている。
なお、本実施形態において吸収式冷温水機１２から図２に示す配管系統に向けて送出される冷水の温度は、一例において７℃～１２℃である。

【0023】

なお、冷水生成手段１０の構成は図示の例に限定されず、図２に示す配管系統に循環させるための冷水を生成できれば、冷水生成手段１０は任意の構成とすることができる。

【0024】

外調機２０は空調対象空間Ｒの外部、例えば同フロアに設けられた機械室に配置される。外調機２０は、外気取り込み口（ＯＡＧ：Ｏｕｔｓｉｄｅ
Ａｉｒ Ｇａｒａｒｉ）を介して建物１に取り込んだ外気ＯＡを、吸収式冷温水機１２からの冷水との熱交換により冷却除湿して処理空気ＳＯＡを生成する。生成された処理空気ＳＯＡは、ダクトを介して後述する水熱源ヒートポンプ３０の室内機ユニット３２へと供給される。

【0025】

図２に示すように外調機２０は、一例においてフィルタ２１、１つ以上の外気用熱交換器２２及び送風機２３を内部に有する。フィルタ２１は、取り込んだ外気ＯＡに含まれる異物を除去する。外気用熱交換器２２は、一次側（上流側）が第１接続管４１を介して往路管１３ａに接続され、二次側（下流側）が第２接続管４２を介して後述する水熱源ヒートポンプ３０の圧縮機ユニット３１に接続される。また第２接続管４２には、内部を通流する冷水の流量、換言すれば外調機２０から送出される冷水の流量を制御可能な二方弁４２ａが設けられている。

【0026】

従って外調機２０では、フィルタ２１により取り込んだ外気ＯＡから異物を除去し、外気用熱交換器２２により吸収式冷温水機１２からの冷水との熱交換により外気ＯＡを冷却除湿して処理空気ＳＯＡとした後、送風機２３によりダクトを介して空調対象空間Ｒの上部の天井空間に向けて送出する。
また外調機２０では、冷温水用竪管１３の往路管１３ａから第１接続管４１を介して外気用熱交換器２２に取り込んだ例えば７℃の冷水を、外気ＯＡとの熱交換により所定温度、例えば１２℃の熱源水とした後、第２接続管４２を介して水熱源ヒートポンプ３０の圧縮機ユニット３１に向けて送出する。

【0027】

図１に示すように水熱源ヒートポンプ３０は圧縮機ユニット３１と室内機ユニット３２を有する。圧縮機ユニット３１と室内機ユニット３２は、水熱源ヒートポンプ３０内で冷媒を循環させる循環用配管３０ａを介して接続されている。圧縮機ユニット３１は、図示しない圧縮機と熱源水側熱交換器を有する。室内機ユニット３２は、図示しない膨張弁と空調用熱交換器を有する。また、循環用配管３０ａには図示しない四方弁が設けられ、この四方弁の切換え操作により水熱源ヒートポンプ３０の冷房運転と暖房運転とを切り替え可能に構成されている。水熱源ヒートポンプ３０では、これら圧縮機ユニット３１と室内機ユニット３２の間を例えばフロン系の冷媒が流通し冷凍サイクルを構成している。

【0028】

圧縮機ユニット３１は、一例において空調対象空間Ｒの外部、例えば同フロアに設けられた機械室に配置される。圧縮機ユニット３１は、一次側（上流側）が第２接続管４２を介して外調機２０に接続され、二次側（下流側）が第３接続管４３を介して冷温水用竪管１３の還路管１３ｂに接続される。
従って圧縮機ユニット３１では、循環用配管３０ａを通流する冷媒を、熱源水側熱交換器による外調機２０から供給される熱源水との熱交換と、圧縮機による圧縮に供する。

【0029】

室内機ユニット３２は、一例において空調対象空間Ｒの上部の天井空間に配置される。上記したように、室内機ユニット３２には、ダクトを介して外調機２０と、循環用配管３０ａを介して圧縮機ユニット３１と、が接続される。また室内機ユニット３２は、空調対象空間Ｒからの還気ＲＡを取り込み可能に構成される。なお室内機ユニット３２は、図１に示したように複数、図示の例では各空調対象空間Ｒに対応してそれぞれ３台の空調用熱交換器を有しているが、空調対象空間Ｒに設けられる空調用熱交換器の数や配置は任意に設定できる。

【0030】

図２に示すように、本開示の技術に係る空調システム２の配管系統には、第１接続管４１と第２接続管４２とを接続する混合用管（混合用経路）５０が設けられている。混合用管５０は、冷水生成手段１０で生成された冷水の少なくとも一部を、外調機２０を介さずに第２接続管４２へと送るバイパス管（バイパス経路）としての機能を有する。また混合用管５０には、内部を通流する冷水の流量、換言すれば第２接続管４２を通流する外調機２０からの熱源水に混合する吸収式冷温水機１２からの冷水の流量を制御可能な二方弁５０ａが設けられている。

【0031】

従って本開示の技術に係る空調システム２では、第２接続管４２を通流する外調機２０からの熱源水に対する、吸収式冷温水機１２からの冷水の混合を制御することで、圧縮機ユニット３１に供給する熱源水の温度及び流量を任意に制御できるように構成されている。

【0032】

また図２に示すように、本開示の技術に係る配管系統には、吸収式冷温水機１２の出力側（往路管１３ａ）、外調機２０の出力側（第２接続管４２）、圧縮機ユニット３１の入力側（第２接続管４２）及び出力側（第３接続管４３）のそれぞれにおいて、通流する冷水（熱源水）の温度を測定するための温度計、及び流量を測定するための流量計を備えた測定手段Ｔ１～Ｔ４が設けられている。

【0033】

本実施形態に係る空調システム２では、上記した外調機２０と水熱源ヒートポンプ３０とを含むユニットが、一の冷温水用竪管１３に対して並列に複数接続されている。より具体的には、外調機２０と水熱源ヒートポンプ３０とを含む複数のユニットが、冷温水用竪管１３に対して並列に接続されるように、建物１の各フロア（各階）に設けられている。これにより空調システム２では、各フロア（各空調対象空間Ｒ）の冷房を、それぞれ独立して行うことができる。

【0034】

以上のように構成された空調システム２には制御部６０が設けられている。制御部６０は、空調システム２を構成する各種要素（冷水生成手段１０、外調機２０、水熱源ヒートポンプ３０及び各種二方弁等）の動作を制御する。一例において、吸収式冷温水機１２、二方弁４２ａ、二方弁５０ａの動作は、測定手段Ｔ１～Ｔ４による測定結果（冷水等の温度及び流量）に基づいて制御される。制御部６０は空調システム２と一体に構成されていてもよいし、又は空調システム２を遠隔で制御可能に構成されてもよい。

【0035】

一実施形態に係る空調システム２は、以上のように構成される。なお、空調システム２の構成は以上の種々の例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

【0036】

続いて、図１及び図２に示した空調システム２の冷房運転に際しての配管系統（冷水系統）の動作の詳細について、吸収式冷温水機１２で生成される冷水の通流経路に沿って説明する。図３は冷房運転に際しての冷水系統の主な動作を示すフロー図である。

【0037】

空調システム２の冷房運転では、外気取り込み口ＯＡＧを介して建物１に取り込まれた外気ＯＡが、外調機２０での冷水との熱交換により処理空気ＳＯＡとされた後、更に室内機ユニット３２での還気ＲＡとの混合、冷媒との熱交換に供され、所定温湿度の給気ＳＡとして空調対象空間Ｒに供給される。
なお、以下の動作方法において示す各種空気や冷媒の温度、流量は全て例示的なものであり、実際の運用上における温度、流量と必ずしも一致するものではない。

【0038】

空調システム２の冷房運転を開始する際には、先ず、吸収式冷温水機１２から冷水系統（図２の配管系統を参照）への冷水の循環を開始する（図３のステップＳｔ１）。具体的には、冷温水用竪管１３に設けられたポンプＰ２の動作を開始し、これにより吸収式冷温水機１２で生成された冷水を、往路管１３ａを介して建物１の各フロアへと供給する。
この時、吸収式冷温水機１２から送出される冷水の温度（測定手段Ｔ１による測定結果）は、冷却水用竪管１１ａを介して冷却塔１１と吸収式冷温水機１２の間で循環する冷却水の温度、流量により制御される。吸収式冷温水機１２から送出される冷水の温度は、一例として７℃である。

【0039】

吸収式冷温水機１２から送出された冷水は、建物１の各フロアにおいて第１接続管４１を介して外調機２０に供給される。外調機２０では、取り込んだ外気ＯＡと吸収式冷温水機１２からの冷水との熱交換が行われ、処理空気ＳＯＡが生成される。外調機２０では、当該外調機２０から送出される冷水（熱源水）の温度（測定手段Ｔ２による測定結果）が所定温度、例えば１２℃で一定になるように、二方弁４２ａの開度が制御される（図３のステップＳｔ２）。

【0040】

具体的に、外気ＯＡの温度が高く、送出される熱源水の温度が１２℃以上となり得る（外気負荷が大きい）場合には、二方弁４２ａの開度を大きくして（送出される熱源水の流量を多くして）冷水と外気ＯＡとの熱交換時間を短くし、熱源水の温度が１２℃となるように制御する。一方、外気ＯＡの温度が低く、送出される熱源水の温度が１２℃未満となり得る（外気負荷が小さい）場合には、二方弁４２ａの開度を絞って（送出される熱源水の流量を少なくして）冷水と外気ＯＡとの熱交換時間を長くし、熱源水の温度が１２℃となるように制御する。
このように、外調機２０から送出される冷水の流量は、外調機２０に取り込まれる外気ＯＡの条件（外気負荷）により変動する。

【0041】

外調機２０から送出された熱源水は、第２接続管４２を介して圧縮機ユニット３１に供給される。圧縮機ユニット３１では、外調機２０からの熱源水と室内機ユニット３２からの冷媒との熱交換が行われ、空調用熱交換器において処理空気ＳＯＡとの熱交換により昇温した冷媒を冷却する。圧縮機ユニット３１では、当該圧縮機ユニット３１から送出される熱源水の温度（第２温度計としての測定手段Ｔ４による測定結果）が、冷水生成手段１０の吸収式冷温水機１２が受け入れ可能な所定温度の上限未満、例えば２０℃未満となるように、吸収式冷温水機１２から送出される冷水の流量を制御する（図３のステップＳｔ３）。

【0042】

具体的に、上記したように外調機２０から送出される冷水の流量、すなわち第２接続管４２を介して圧縮機ユニット３１に供給される熱源水の流量は、外気ＯＡの条件（外気負荷）により変動する。このため、例えば上記したように外気負荷が大きく、外調機２０から送出される熱源水の流量が多くなった場合、圧縮機ユニット３１での冷媒との熱交換による熱源水の昇温幅が小さくなり、圧縮機ユニット３１の出口側での熱源水の温度が低くなる。一方、外気負荷が小さく、外調機２０から送出される熱源水の流量が少なくなった場合、圧縮機ユニット３１での冷媒との熱交換による熱源水の昇温幅が大きくなり、圧縮機ユニット３１の出口側での熱源水の温度が高くなる。

【0043】

そこで本開示の技術に係る空調システム２では、外調機２０から送出される冷水の流量（測定手段Ｔ２又は測定手段Ｔ３での測定結果）に基づいて二方弁５０ａの開度、すなわち第２接続管４２を通流する熱源水に対する混合用管５０を介しての冷水の混合量を調整し、これにより圧縮機ユニット３１に供給される熱源水の流量を保って、圧縮機ユニット３１から送出される熱源水の温度を吸収式冷温水機１２が受け入れ可能な所定温度の上限未満に制御する。より具体的には、外気負荷が大きく外調機２０から送出される熱源水の流量が多い場合には、二方弁５０ａの開度を絞って冷水の混合量を少なくし、圧縮機ユニット３１に供給される熱源水の温度を高くする。一方、外気負荷が小さく外調機２０から送出される熱源水の流量が少ない場合には、二方弁５０ａの開度を大きくして冷水の混合量を多くし、圧縮機ユニット３１に供給される熱源水の温度を低くする。この制御により、外調機２０での外気負荷に依らず、圧縮機ユニット３１に供給される熱源水の流量を保つようにする。

【0044】

なお上記したように、外調機２０から送出される熱源水の温度は例えば１２℃一定で制御されるが、ステップＳｔ３での制御においてこの熱源水（１２℃）に対する冷水（７℃）の混合量が多くなった場合、混合後の熱源水（圧縮機ユニット３１に供給される熱源水）の温度が水熱源ヒートポンプ３０の受け入れ可能な温度未満、例えば１０℃未満となる可能性が考えられる。そして、このように１０℃未満の熱源水をそのまま圧縮機ユニット３１に供給した場合、水熱源ヒートポンプ３０内を循環する冷媒の温度が下がり、これにより冷凍サイクルを適切に回せず、空調対象空間Ｒの冷房ができなくなるおそれがある。

【0045】

そこで本開示の技術に係る空調システム２では、圧縮機ユニット３１に供給される熱源水の温度（第１温度計としての測定手段Ｔ３での測定結果）が水熱源ヒートポンプ３０の受け入れ可能な所定温度未満、本実施形態では１０℃未満とならないように、特に外気負荷が小さく外調機２０から送出される熱源水の流量が少ない場合には、混合用管５０を介して熱源水に混合されるの冷水温度、より具体的には吸収式冷温水機１２から送出される（吸収式冷温水機１２で生成される）冷水温度の設定値を変更する（図３のステップＳｔ４）。

【0046】

具体的に、圧縮機ユニット３１に供給される熱源水の温度（測定手段Ｔ３での測定結果）が水熱源ヒートポンプ３０受け入れ可能な温度より低い場合には、吸収式冷温水機１２から送出される冷水温度の設定値を、例えば７℃から１２℃に変更する。これにより、混合用管５０を介して熱源水（１２℃）に混合される冷水の温度が高く（１２℃）なり、圧縮機ユニット３１に供給される熱源水の温度が水熱源ヒートポンプ３０受け入れ可能な所定温度未満になることが抑制される。

【0047】

本実施形態によれば、このように水熱源ヒートポンプ３０受け入れ可能な温度より低い場合に、吸収式冷温水機１２から送出される冷水温度を上げることで、外調機２０の冷房負荷の多少に依らず、水熱源ヒートポンプ３０での冷凍サイクルを適切に回すことができる。

【0048】

なお、吸収式冷温水機１２から送出される冷水の温度は、一例において吸収式冷温水機１２の容量制御により実現できる。従って、ステップＳｔ４において冷水温度の設定値が変更されると、制御部６０では、これに基づいて吸収式冷温水機１２の容量制御を実行し、これにより吸収式冷温水機１２で生成される冷水の温度を上げる（図３のステップＳｔ５）。
但し、吸収式冷温水機１２から送出される冷水温度の制御方法は必ずしもこれに限定されるものではなく、測定手段Ｔ３での測定結果に基づいて冷水温度を調整できればよい。例えば、冷却塔１１からの冷却水の温度が変更されてもよいし、または、図示しない混合水生成手段で生成された所定温度（例えば１２℃）の混合水を、冷温水用竪管１３を通流する冷水に混合可能に構成してもよい。

【0049】

一方、圧縮機ユニット３１に供給される熱源水の温度（測定手段Ｔ３での測定結果）が水熱源ヒートポンプ３０の受け入れ可能な温度より高い場合には、吸収式冷温水機１２から送出される冷水温度の設定値を変えることなく、混合用管５０を介して熱源水（１２℃）に冷水（７℃）を混合してもよい。この場合、圧縮機ユニット３１に供給される熱源水の温度は、水熱源ヒートポンプ３０の受け入れ可能な温度範囲で、可能な限り低く保つことが望ましい。このように圧縮機ユニット３１に供給される熱源水の温度を低く保つことで、水熱源ヒートポンプ３０の運転効率を高めることができる。

【0050】

圧縮機ユニット３１から送出された熱源水（例えば２０℃）は、その後、第３接続管４３及び還路管１３ｂを介して吸収式冷温水機１２へと還流する。吸収式冷温水機１２に戻った熱源水（冷水）は、当該吸収式冷温水機１２において冷却塔１１からの冷却水との熱交換に供され（図３のステップＳｔ６）、これにより冷却され、再度、冷水として往路管１３ａを介して冷水系統へと循環される（図３のステップＳｔ１）。
この時、上記したように圧縮機ユニット３１から送出された熱源水の温度は吸収式冷温水機１２が受け入れ可能な熱源水の温度の上限未満に制御されているため、外調機２０や水熱源ヒートポンプ３０の冷房負荷の多少に依らず、吸収式冷温水機１２（冷水生成手段１０）の運転効率を高めることができる。

【0051】

本開示の技術に係る空調システム２の冷房運転は、以上のようにして行われる。

【0052】

以上、本実施形態に係る空調システム２によれば、原則として外調機２０からの冷水の全量を熱源水として水熱源ヒートポンプ３０の圧縮機ユニット３１へと供給する。これにより、外調機２０から送出された冷水（熱源水）が含む温熱を適切に圧縮機ユニット３１で利用でき、空調システム２全体でのエネルギー効率を大幅に向上できる。

【0053】

また、本実施形態に係る空調システム２では、外調機２０から送出され、圧縮機ユニット３１へと供給される熱源水に対して、混合用管５０からの冷水を混合することで、圧縮機ユニット３１で必要とする熱源水の流量を確保する。またこの時、圧縮機ユニット３１に供給される熱源水温度を所定温度、例えば１０℃以上に制御して水熱源ヒートポンプ３０での冷凍サイクルを適切に回すため、吸収式冷温水機１２を容量制御して生成される冷水の温度を変更する。
このように、本実施形態に係る空調システム２によれば、建物１の各フロアに圧縮機ユニット３１に熱源水を供給ための熱源水ポンプを設けることなく、外調機２０と水熱源ヒートポンプ３０とを同一の冷温水用竪管１３からの冷水のみにより冷房運転を駆動できる。このため、従来のように外調機２０の冷水系統と水熱源ヒートポンプ３０の熱源水系統とを独立して設置する場合と比較して、設備費用を大幅に削減できる。またこれと共に、吸収式冷温水機１２に戻る冷水の還り温度（本実施形態では例えば２０℃）を従来と比較して高くできる（従来は圧縮機ユニット３１を介さないので１２℃）ので、当該冷水（熱源水）を再冷却する吸収式冷温水機１２の運転効率を向上できる。従って、空調システム２の全体での運転効率をも向上できる。

【0054】

ここで、上記したように空調システムの運転効率の指標とも捉えられる冷水の還り温度は、外調機の冷水定格水量と水熱源マルチ（水熱源ヒートポンプ３０）の熱源水定格水量の比で変化する。

【0055】

図４～図６は、それぞれこの定格水量の比を１、３、５とした場合における冷水の還り温度を示すものである。図４～図６において、横軸は水熱源ヒートポンプ（水熱源マルチ）の負荷率、第１縦軸は冷水循環量、第２縦軸は冷水還り温度をそれぞれ示している。また、図４～図６において、実線は上記した本実施形態にかかる空調システム２での運転結果（実施例）、破線は外調機からの冷水を水熱源マルチには供給しない従来システムでの運転結果（比較例）をそれぞれ示し、更に、太線は冷水還り温度、細線は冷水循環量をそれぞれ示している。また、同一の図面内では、外調機負荷１００％、８０％、６０％、４０％、２０％のグラフが、実施例と比較例のそれぞれにおいて同一の線種、太さで上から順に示されている。
従って、図４～図６に示すグラフにおいては、冷水の循環量が少なく、且つ、冷水の還り温度が高くなるほど、空調システム２の運転効率が高いと言える。

【0056】

図４～図６に示すように、定格水量の比を１、３、５のいずれにした場合であっても、原則として実施例の方が比較例よりも冷水の循環量が少なく、冷水の還り温度が高いことが分かる。換言すれば、実施例の方が比較例よりも空調システムの運転効率が高いことが分かる。これは、上記したように、外調機２０からの冷水還りの全量を熱源水として水熱源ヒートポンプ３０へと供給し、当該熱源水が含む温熱を再利用していることに起因すると考えられる。
このように本開示の技術に係る空調システム２では、従来のように外調機からの冷水を水熱源マルチには供給しない場合、または一部のみを水熱源マルチに供給する場合と比較して、運転効率を向上できる。

【0057】

なお、以上の実施形態で示した空調システム２は、空調対象空間Ｒを含む建物１を新築する場合であっても好適に効果を奏することができるが、特に既設の建物１に設けられた空調システムを改修する場合に有用である。
以下、既設の建物１に設けられた空調システムの、上記した本実施形態に係る空調システム２への改修方法について説明する。

【0058】

図７に示すように、既設建物１００には、一例として冷水生成手段１１０と、冷水生成手段１１０からの冷温水を既設建物１００の各フロア（各階）に供給するための往き還り２本の冷温水用竪管１１３と、外気を処理する外調機１２０と、空調対象空間Ｒに給気ＳＡを供給するためのファンコイルユニット１３０と、が設けられている。ファンコイルユニット１３０は、圧縮機１３１と室内機１３２とを備える。冷温水用竪管１１３と外調機１２０は、往路をなす第１接続管１４１と環路をなす第２接続管１４２により接続されている。

【0059】

既設建物１００に設けられた空調システムの改修に際しては、先ず、冷温水用竪管１１３と外調機１２０を接続する環路をなす第２接続管１４２と、ファンコイルユニット１３０とを少なくとも撤去する。

【0060】

続いて、撤去したファンコイルユニット１３０に代わり、上記実施形態で示した水熱源ヒートポンプ３０を設置する。また、水熱源ヒートポンプ３０の圧縮機ユニット３１を外調機１２０の二次側と第２接続管４２により接続し、更に、圧縮機ユニット３１を冷温水用竪管１１３の環路管１１３ｂと第３接続管４３により接続する。

【0061】

最後に、冷温水用竪管１１３と外調機１２０を接続する往路をなす既設の第１接続管１４１と、新たに設置した第２接続管４２との間に、混合用管５０を接続する。

【0062】

既設建物１００の空調システムの改修は、一例において以上のようにして行われる。以上の改修方法によれば、既設建物１００に新たな熱源水用の竪管を設置することなく、既存の冷温水用竪管１１３を利用して水熱源ヒートポンプ３０に熱源水を供給できるため、空調システムの改修にかかる費用、及び工程を大幅に削減できる。

【0063】

なお、以上の改修方法では、冷温水用竪管１１３と外調機１２０を接続する環路をなす第２接続管１４２と、ファンコイルユニット１３０とを撤去したが、この他にも、使用により消耗が見られる構成要素がある場合には、これを撤去して新たな構成要素との交換を行ってもよい。

【0064】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。例えば、上記実施形態の構成要件は任意に組み合わせることができる。当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。

【0065】

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

【0066】

なお、以下のような構成例も本開示の技術的範囲に属する。
（１）空調対象空間の空調を行うための空調システムであって、冷水を生成する冷水生成手段と、空調対象空間に供給するための外気を処理する外調機と、圧縮機による冷媒の圧縮と膨張弁による前記冷媒の膨張とを交互に実行して冷凍サイクルを構成する水熱源ヒートポンプと、を備え、前記冷水生成手段からの冷水を、前記外調機において外気と熱交換した後、熱源水として前記水熱源ヒートポンプの前記圧縮機に供給することを特徴とする、空調システム。
（２）前記外調機から前記圧縮機に向けて供給される熱源水に、前記冷水生成手段からの冷水を混合するための混合用経路を更に備えることを特徴とする、前記（１）に記載の空調システム。
（３）前記水熱源ヒートポンプの入口側における前記熱源水の温度を測定する第１温度計、を更に備え、前記熱源水の温度が水熱源ヒートポンプの受け入れ可能な温度より高い際に、前記混合用経路を介して前記熱源水に前記冷水生成手段からの冷水を混合する、ことを特徴とする、前記（２）に記載の空調システム。
（４）前記熱源水の温度が前記水熱源ヒートポンプの受け入れ可能な温度よりも低い際に、前記冷水生成手段で生成される前記冷水の温度を、前記冷水生成手段の容量制御により上げることを特徴とする、前記（１）～（３）のいずれかに記載の空調システム。
（５）前記水熱源ヒートポンプの出口側において前記冷水生成手段に向けて還流する前記熱源水の温度を測定する第２温度計と、制御部と、を更に備え、前記熱源水の温度が前記冷水生成手段が受け入れ可能な前記熱源水の温度の上限未満となるように、前記冷水生成手段から送出される前記冷水の、前記熱源水に対する混合流量を制御する、ことを特徴とする、前記（１）～前記（３）のいずれかに記載の空調システム。
（６）各々が少なくとも前記外調機と前記水熱源ヒートポンプとを含む複数のユニットを備え、前記複数のユニットは、前記冷水を内部に通流し、往路及び環路をなす２本の冷温水用竪管に対して並列で接続される、前記（１）～前記（５）のいずれかに記載の空調システム。

【0067】

（７）既存空調システムを、前記（１）～前記（６）のいずれかに記載の空調システムに改修する方法であって、前記既存空調システムは、外気を処理する外調機と、前記外調機供給するための冷水又は温水のいずれかを生成する冷温水生成手段と、前記冷水又は前記温水のいずれかを内部に通流し、往路及び環路をなす少なくとも２本の冷温水用竪管と、圧縮機による冷媒の圧縮と膨張弁による前記冷媒の膨張とを交互に実行して空調対象空間に供給するための給気を処理するファンコイルユニットと、を備え、前記冷温水用竪管の環路と前記外調機の二次側とを接続する二次側配管及び前記ファンコイルユニットを撤去し、前記水熱源ヒートポンプを設置し、
前記水熱源ヒートポンプの圧縮機と前記外調機の二次側とを接続し、更に、前記水熱源ヒートポンプの圧縮機と前記冷温水用竪管の環路とを接続する、空調システムの改修方法。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明は、複数の空調対象空間を有する建物に導入する空調システムとして、特に既設建物に設けられた空調システムの改修を行う際に有用である。

【符号の説明】

【0069】

１ 建物
２ 空調システム
１０ 冷水生成手段
１１ 冷却塔
１２ 吸収式冷温水機
１３ 冷温水用竪管
２０ 外調機
３０ 水熱源ヒートポンプ
３１ 圧縮機ユニット
３２ 室内機ユニット
４１ 第１接続管
４２ 第２接続管
４３ 第３接続管
５０ 混合用管
６０ 制御部
ＯＡ 外気
ＳＯＡ 処理空気
ＳＡ 給気
Ｒ 空調対象空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】