带有外气制冷功能的空调的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及能够以最少的耗能进行外气制冷加湿且最适合温湿度控制的带有外气制冷功能的空调机。本实用新型的带有外气制冷功能的空调机具备调节作为空调用空气的外气和回风的混合比例的风量调节机构（D）、将空调用空气进行冷却的热交换器（1）、将空调用空气进行加湿的加湿装置（13）、和向被空调空间供给空调用空气的送风机（4）。还设置有在制冷运行时以使送风机（4）和热交换器（1）以及加湿装置（13）的耗能的总和最少的形式进行温度控制的控制装置（8）。
【专利说明】带有外气制冷功能的空调机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及带有外气制冷功能的空调机。
【背景技术】
[0002]近年来，随着高层建筑等的绝热化的推进，制冷负荷逐渐增大。例如，在设置有服务器等的数据中心设施中，使通过热交换器调节温度的回风在空调机和设施之间循环而进行空气调节，但是由于发热量大，因此冬季也需要制冷，并且为了节能而探讨采用外气制冷。然而，外气制冷存在随着通过热交换器进行的空气制冷(热源机动力)的减少而外气风量(送风动力)却增加的问题，从而需要能够解决该问题并能够进行最佳的节能空气调节的空调机。
[0003]专利文献1:日本特开平2000-121131号公报。
实用新型内容
[0004]实用新型要解决的问题:
[0005]又，在需要对冬季的外气进行加湿的情况下，存在如果使用气化式加湿器，则能耗少但温湿度控制性较差，如果使用蒸汽加湿器，则温湿度控制性好但能耗多的问题。
[0006]解决问题的手段:
[0007]本实用新型为了解决上述问题，提供一种带有外气制冷功能的空调机，具备调节作为空调用空气的外气和回风的混合比例的风量调节机构、将所述空调用空气进行冷却的热交换器、和向被空调空间供给所述空调用空气的送风机；并且设置有在制冷运行时以使所述送风机和所述热交换器的耗能的总和最少的形式进行温度控制的控制装置。
[0008]根据本实用新型，可以以最少的耗能进行制冷，从而最适合应用于外气制冷等的全年需要制冷的数据中心设施等的空调中。
[0009]此外，还提供一种带有外气制冷功能的空调机，具备调节作为空调用空气的外气和回风的混合比例的风量调节机构、将所述空调用空气进行制冷的热交换器、将所述空调用空气进行加湿的加湿装置、和向被空调空间供给所述空调用空气的送风机；并且设置有在制冷运行时以使所述送风机和所述热交换器以及所述加湿装置的耗能的总和最少的形式进行温湿度控制的控制装置。
[0010]根据本实用新型，可以以最少的耗能进行外气制冷加湿，从而最适合应用于外气制冷等的全年需要制冷的数据中心设施等的温湿度控制。
[0011]在本实用新型中，还可以具备自由调节送风机的供气风量的变风量机构；控制风量调节机构的外气和回风的混合比例、热交换器的空调用空气冷却能力、通过所述变风量机构调节的所述送风机的供气风量、所述加湿装置的加湿量，从而将被空调空间调节为设定的温湿度的控制装置形成为如下结构:
[0012]根据所述外气和所述回风的温湿度对以下模式自由选择切换:
[0013]使所述空调用空气仅由所述回风构成，并且通过热交换器进行冷却后供气的全回风制冷1吴式；
[0014]使所述空调用空气仅由所述外气构成，并且通过热交换器进行冷却后供气的全外气制冷模式；
[0015]使所述空调用空气仅由所述外气构成，并且通过热交换器进行冷却并在加湿后供气的全外气制冷加湿模式；
[0016]使所述空调用空气由所述外气和所述回风的混合空气构成并进行供气的外气回风混合送风模式；
[0017]使所述空调用空气由所述外气和所述回风的混合空气构成，并且在加湿后进行供气的外气回风混合加湿送风模式；
[0018]使所述空调用空气仅由所述外气构成，并且通过所述送风机的供气风量调节增减制冷能力后进行供气的全外气送风模式；和
[0019]使所述空调用空气仅由所述外气构成，并且通过所述送风机的供气风量调节增减制冷能力，且在加湿后进行供气的全外气加湿送风模式；
[0020]在通过所述全外气制冷模式和所述全外气送风模式中的任意一个均能够将所述被空调空间调节为设定的温湿度的情况下，将所述各模式的耗能进行比较后选择耗能较少的模式；且在通过所述全外气制冷加湿模式和所述全外气加湿送风模式中的任意一个均能够将所述被空调空间调节为设定的温湿度的情况下，将所述各模式的耗能进行比较后选择耗能较少的模式。
[0021]根据上述实用新型，在外气的温湿度低于被空调空间目标温湿度且高于目标供气温湿度而通过全外气制冷模式和全外气送风模式中的任意一种均可以将被空调空间调节为设定的温湿度的情况下，可以自动选择耗能少的模式并进行制冷。此外，在外气的温湿度低于被空调空间目标温湿度及目标供气湿度且高于目标供气温度而通过全外气制冷加湿模式和全外气加湿送风模式中的任意一种均可以将被空调空间调节为设定的温湿度的情况下，可以自动选择耗能少的模式并进行制冷。即，利用低温外气的制冷运行的模式选择项有多种，因此使用耗能最少的模式，从而在维持细致的最佳空调控制的同时最大限度地谋求节能效果。
[0022]在本实用新型中，加湿装置可具备气化式加湿器和蒸汽式加湿器。
[0023]根据上述实用新型，通过将气化式加湿器和蒸汽式加湿器组合并进行加湿，以此能够以宽范围的空气条件满足节能性和舒适性(加湿精度改善)两者。例如，对于空调用空气，首先在通过能耗少的气化式加湿器进行加湿的同时夺取气化热而进行冷却，在因空调用空气的空气条件不同而通过气化式加湿器加湿不足时，通过(可以在不受空调用空气的空气条件的影响的情况下进行加湿的)蒸汽加湿器最低限度仅加湿该不足的量，从而可以高精度地最佳控制为所需的供气温湿度且减少热交换器的耗能。
[0024]在本实用新型中，可在冷却空调用空气的热交换器的上风侧配置有通过地下水冷却所述空调用空气的预冷热交换器。
[0025]根据上述实用新型，可以利用地下水的自然热能，节约热交换器的耗能，谋求进一步的节能效果。
[0026]在本实用新型中，热交换器的传热管可形成为椭圆管。且，预冷热交换器的传热管可形成为椭圆管。
[0027]根据上述实用新型，由于是椭圆管，因此热交换器通风空气的压力损失较小，可以削减供气送风所需的耗能，进一步达到节能效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是示出本实用新型的带有外气制冷功能的空调机的整体结构的简略说明图；
[0029]图2是示出制冷运行时的控制模式示例的焓湿图；
[0030]图3是示出其他实施例的整体结构的简略说明图；
[0031]符号说明:
[0032]I热交换器；
[0033]4送风机；
[0034]8控制装置；
[0035]13加湿装置；
[0036]14预冷热交换器；
[0037]D风量调节机构；
[0038]E变风量机构；
[0039]a全回风制冷模式；
[0040]b全外气制冷模式；
[0041]c全外气制冷加湿模式；
[0042]d外气回风混合送风模式；
[0043]e外气回风混合加湿送风模式；
[0044]f全外气送风模式；
[0045]g全外气加湿送风模式。
【具体实施方式】
[0046]图1示出本实用新型的带有外气制冷功能的空调机的一个实施例。该带有外气制冷功能的空调机具备:调节作为空调用空气的外气和回风的混合比例的风量调节机构D ；经由热传递部通过热输送用介质使空调用空气进行热交换的热交换器I ;将空调用空气进行加湿的加湿装置13 ;将空调用空气通过热交换器I供气至被空调空间的送风机4 ；由对送风机4向被空调空间的供气风量进行自由调节的变频器(inverter)等构成的变风量机构E ;和在制冷运行时以使送风机4和热交换器I (热源机9)以及加湿装置13的耗能总和最少的形式进行温湿度控制的控制装置8。
[0047]热交换器I的热传递部是在通风自如地设置的多个传热板中插入传热管而构成的(图示省略)，使所通过的空气与传热管内流动的热输送用介质经由传热管及传热板进行热交换。该传热管优选的是椭圆管，但是也可以是圆形管。热输送用媒介是水等的热介质和氟利昂等的制冷剂，通过热源机9调节热输送用介质的温度。热源机9除了是例如热泵式和吸收式等的冷却机(chiller)以外，还可以是热泵式的室外机等。加湿装置13具备气化式加湿器2和蒸汽式加湿器3。
[0048]各图的实线的白色箭头表示送风方向，并且例示了被送风机4吸入的外气与回风混合，通过热交换器I热交换，并通过气化式加湿器2和蒸汽式加湿器3适当调节湿度后，被供气至被空调空间的情况。风量调节机构D由自由调节风量的比例式的外气风门(damper) 10、回风风门11构成。
[0049]控制装置8由传感器和微型处理器等构成，并且具备:检测外气(屋外)的温湿度的外气温湿度检测器5 ;检测回风(屋内)的温湿度的回风温湿度检测器6 ;检测供气的温湿度的供气温湿度检测器7 ;和设定单元12。设定单元12执行目标供气温度和被空调空间(屋内)的目标温湿度等的设定。这些设定值具有单一的数值的情况和包含阈值的规定范围的数值的情况，对于选择哪种情况是可自由选择的。
[0050]如图1及图2所示，在制冷运行时控制风量调节机构D的外气和回风的混合比例、热交换器I的空调用空气冷却能力(热源机9的制冷能力)、通过变风量机构E调节的送风机4的供气风量、加湿装置13的加湿量，从而将被空调空间调节为设定的温湿度的控制装置8形成为如下结构:
[0051]根据外气和回风的温湿度对以下模式自由选择切换:
[0052]通过风量调节机构D使空调用空气仅由回风构成，并且在通过热交换器I进行冷却而不进行通过加湿装置13的加湿的情况下，通过送风机4供气至被空调空间的全回风制冷模式a ；
[0053]通过风量调节机构D使空调用空气仅由外气构成，并且在通过热交换器I进行冷却而不进行通过加湿装置13的加湿的情况下，通过送风机4供气至被空调空间的全外气制冷模式b ；
[0054]通过风量调节机构D使空调用空气仅由外气构成，并且通过热交换器I进行冷却并通过加湿装置13进行加湿后，通过送风机4供气至被空调空间的全外气制冷加湿模式c ；
[0055]通过风量调节机构D使空调用空气由外气和回风的混合空气构成，并且在不进行通过热交换器I的冷却且不进行通过加湿装置13的加湿的情况下，通过送风机4供气至被空调空间的外气回风混合送风模式d ；
[0056]通过风量调节机构D使空调用空气由外气和回风的混合空气构成，并且在不进行通过热交换器I的冷却而通过加湿装置13进行加湿的情况下，通过送风机4供气至被空调空间的外气回风混合加湿送风模式e ；
[0057]通过风量调节机构D使空调用空气仅由外气构成，并且在不进行通过热交换器I的冷却而通过送风机4的供气风量调节增减制冷能力，且不进行通过加湿装置13的加湿的情况下供气至被空调空间的全外气送风模式f ;和
[0058]通过风量调节机构D使空调用空气仅由外气构成，并且在不进行通过热交换器I的冷却而通过送风机4的供气风量调节增减制冷能力，且通过加湿装置13进行加湿的情况下供气至被空调空间的全外气加湿送风模式g ；
[0059]在通过全外气制冷模式b和全外气送风模式f中的任意一个均可以将被空调空间调节为设定的温湿度的情况下，将各模式b、f的耗能进行运算比较后选择耗能较少的模式，在通过全外气制冷加湿模式c和全外气加湿送风模式g中的任意一个均可以将被空调空间调节为设定的温湿度的情况下，将各模式C、g的耗能进行运算比较后选择耗能较少的模式。
[0060]通过控制装置8的上述控制模式的选定是基于由检测器5、6、7检测的空气的温湿度和通过设定单元12设定的目标温湿度进行的。在可以选定多个模式的情况下，求出各模式的送风机4、热交换器1、气化式加湿器2和蒸汽式加湿器3的耗能的总和，并且选定其总和最少的模式，以此可以以最少的耗能高精度地进行温湿度控制。当然，不仅在制冷时而且在制热时也可以同样地进行温湿度控制，还可以应用于没有外气制冷功能的空调机中。
[0061]例如在制冷运行时，在外气的温湿度高于被空调空间目标温湿度的情况下选择全回风制冷模式a，在外气的温湿度低于被空调空间目标温湿度且高于目标供气温湿度的情况下选择全外气制冷模式b，在外气的温湿度低于被空调空间目标温湿度以及目标供气湿度且高于目标供气温度的情况下选择全外气制冷加湿模式C，在外气的温湿度低于被空调空间目标温湿度及目标供气温度且高于目标供气湿度的情况下选择外气回风混合送风模式d，在外气的温湿度低于被空调空间目标温湿度及目标供气湿度且在目标供气温度附近或者比其低的情况下选择外气回风混合加湿送风模式e，在外气的温湿度低于被空调空间目标温湿度且高于目标供气温湿度的情况下选择全外气送风模式f，在外气的温湿度低于被空调空间目标温湿度及目标供气湿度且高于目标供气温度的情况下选择全外气加湿送风模式g，并且在可以选择全外气制冷模式b和全外气送风模式f的情况下选择耗能少的模式并进行制冷运行，在可以选择全外气制冷加湿模式c和全外气加湿送风模式g的情况下选择耗能少的模式并进行制冷运行。
[0062]图3示出在前述实施例中，在冷却空调用空气的热交换器I的上风侧配置经由热传递部通过地下水冷却空调用空气的预冷热交换器14的示例。预冷热交换器14的热传递部是在通风自如地设置的多个传热板上插入传热管而构成的(图示省略)，在传热管内流动的热输送用介质与所通过的空气经由传热管及传热板进行热交换。作为该热输送用介质利用地下水，并且通过供水泵P在预冷热交换器14中通水而预冷空调用空气，从而节约热交换器I (热源机9)的耗能。利用后的地下水排放至河流等中。
[0063]另外，本实用新型不限于上述实施例，在不脱离本实用新型的主旨的范围内可以自由变更设计。例如，也可以自由地替换为将气化式加湿器2置于蒸汽式加湿器3的下风位置，或者形成为省略它们中的任意一个的加湿装置13，或者，使控制装置8在外气制冷运行时以使送风机4和热交换器I的耗能的总和最少的形式进行温度控制。
【权利要求】
1.一种带有外气制冷功能的空调机，其特征在于， 具备调节作为空调用空气的外气和回风的混合比例的风量调节机构(D)、将所述空调用空气进行冷却的热交换器(I)、和向被空调空间供给所述空调用空气的送风机(4)； 并且设置有在制冷运行时以使所述送风机(4)和所述热交换器(I)的耗能的总和最少的形式进行温度控制的控制装置(8 )。
2.一种带有外气制冷功能的空调机，其特征在于， 具备调节作为空调用空气的外气和回风的混合比例的风量调节机构(D)、将所述空调用空气进行冷却的热交换器(I)、将所述空调用空气进行加湿的加湿装置(13)、和向被空调空间供给所述空调用空气的送风机(4)； 并且设置有在制冷运行时以使所述送风机(4)和所述热交换器(I)以及所述加湿装置(13)的耗能的总和最少的形式进行温湿度控制的控制装置(8)。
3.根据权利要求2所述的带有外气制冷功能的空调机，其特征在于， 具备自由调节送风机(4)的供气风量的变风量机构(E)； 控制风量调节机构(D)的外气和回风的混合比例、热交换器(I)的空调用空气冷却能力、通过所述变风量机构(E)调节的所述送风机(4)的供气风量、所述加湿装置(13)的加湿量，从而将被空调空间调节为设定的温湿度的控制装置(8)形成为如下结构: 根据所述外气和所述回风的温湿度对以下模式自由选择切换: 使所述空调用空气仅由所述回风构成，并且通过热交换器(I)进行冷却后供气的全回风制冷模式(a)； 使所述空调用空气仅由所述外气构成，并且通过热交换器(I)进行冷却后供气的全外气制冷模式(b)； 使所述空调用空气仅由所述外气构成，并且通过热交换器(I)进行冷却并在加湿后供气的全外气制冷加湿模式(C)； 使所述空调用空气由所述外气和所述回风的混合空气构成并进行供气的外气回风混合送风模式(d)； 使所述空调用空气由所述外气和所述回风的混合空气构成，并且在加湿后进行供气的外气回风混合加湿送风模式(e)； 使所述空调用空气仅由所述外气构成，并且通过所述送风机(4)的供气风量调节增减制冷能力后进行供气的全外气送风模式(f);和 使所述空调用空气仅由所述外气构成，并且通过所述送风机(4)的供气风量调节增减制冷能力，且在加湿后进行供气的全外气加湿送风模式(g); 在通过所述全外气制冷模式(b)和所述全外气送风模式(f)中的任意一个均能够将所述被空调空间调节为设定的温湿度的情况下，将所述各模式(b)、(f)的耗能进行比较后选择耗能较少的模式；且 在通过所述全外气制冷加湿模式(C)和所述全外气加湿送风模式(g)中的任意一个均能够将所述被空调空间调节为设定的温湿度的情况下，将所述各模式(C)、(g)的耗能进行比较后选择耗能较少的模式。
4.根据权利要求2或3所述的带有外气制冷功能的空调机，其特征在于， 加湿装置(13)具备气化式加湿器(2 )和蒸汽式加湿器(3 )。
5.根据权利要求2或3所述的带有外气制冷功能的空调机，其特征在于， 在冷却空调用空气的热交换器(I)的上风侧配置有通过地下水冷却所述空调用空气的预冷热交换器(14)。
6.根据权利要求2或3所述的带有外气制冷功能的空调机，其特征在于，热交换器(I)的传热管形成为椭圆管。
7.根据权利要求5所述的带有外气制冷功能的空调机，其特征在于，预冷热交换器(14)的传热管形成为椭圆管。
【文档编号】F24F11/04GK203980468SQ201420386464
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2013年8月13日
【发明者】木村惠一, 森田满津雄 申请人:木村工机株式会社