專利名稱：空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低電力消耗的空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在日本國(guó)特許公開公報(bào)2002-277001號(hào)中記載有如下的方法，即，在室內(nèi)設(shè)置用 于補(bǔ)充已設(shè)制冷設(shè)備的制冷能力的熱交換器單元，以謀求增加包括利用空調(diào)機(jī)、信息設(shè)備 的鼓風(fēng)機(jī)而改善局部制冷能力的總制冷能力，此外，采用該方法能夠?qū)⒂糜谑剐畔⒃O(shè)備降 溫而所需的追加制冷能力與信息設(shè)備、空調(diào)機(jī)一體設(shè)置，從而能將既存設(shè)備的改造控制為 最低限度。在設(shè)置較多服務(wù)器等信息設(shè)備的數(shù)據(jù)中心等信息關(guān)聯(lián)設(shè)施中，在絕大多數(shù)情況 下，空調(diào)設(shè)備一天到晚一年四季、24小時(shí)365日地運(yùn)轉(zhuǎn)。而且，信息關(guān)聯(lián)設(shè)施的空調(diào)設(shè)備絕 大部分時(shí)間都在對(duì)室內(nèi)進(jìn)行降溫。因此，提高制冷能力是重要的，而且，節(jié)省花費(fèi)在降溫上 的電力也是重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一技術(shù)方案是包括屋內(nèi)熱交換單元和屋外熱交換單元的系統(tǒng)。屋內(nèi)熱交 換單元包括以相對(duì)于水平方向設(shè)有角度的方式設(shè)置的屋內(nèi)管而不包括風(fēng)扇。在屋內(nèi)管中， 屋內(nèi)管內(nèi)部的制冷劑從室內(nèi)(屋內(nèi))的高溫的空氣層受熱而沸騰汽化，高溫的空氣層通過 該屋內(nèi)熱交換單元而下降。屋外熱交換單元包括設(shè)于屋外的比屋內(nèi)管高的位置上的屋外 管。屋外管以經(jīng)由連通管而不經(jīng)由壓縮設(shè)備的方式與屋內(nèi)管連接，使在屋內(nèi)管中沸騰汽化 的制冷劑凝結(jié)液化并返回屋內(nèi)管。該系統(tǒng)不包括壓縮設(shè)備，是通過將屋外管配置在屋內(nèi)管的上側(cè)，利用汽化的制冷 劑和液化的制冷劑的比重差使制冷劑自然循環(huán)，能夠在室外溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)對(duì)室內(nèi)進(jìn) 行冷卻的節(jié)省電力型的系統(tǒng)。而且，屋內(nèi)管的內(nèi)部的制冷劑從高溫的空氣層受熱而沸騰汽 化，而高溫的空氣層的空氣被冷卻，通過屋內(nèi)熱交換單元而下降。因此，也能省略室內(nèi)風(fēng)扇。在該系統(tǒng)中，屋內(nèi)管非水平地配置，屋內(nèi)管也可以沿鉛垂方向配置。在該系統(tǒng)中， 優(yōu)選將屋內(nèi)管相對(duì)于水平方向傾斜(非垂直)地配置，更優(yōu)選將屋內(nèi)管相對(duì)于天花板傾斜 地配置在室內(nèi)的天花板的附近。通過在天花板的附近相對(duì)于水平方向或相對(duì)于天花板傾斜 地配置屋內(nèi)管，屋內(nèi)管與沿著室內(nèi)上部的天花板的高溫的空氣層傾斜地接觸。由此，天花板 附近的高溫的空氣層的空氣被冷卻，進(jìn)而高效率地通過屋內(nèi)熱交換單元而下降。因此，容易 形成下降氣流，即使省略室內(nèi)風(fēng)扇也容易提高室內(nèi)的冷卻效率。屋內(nèi)管即使不是鉛垂而是 傾斜的，也能夠以向屋內(nèi)管的下側(cè)供給凝結(jié)液化的制冷劑，從屋內(nèi)管的上側(cè)排出沸騰汽化 的制冷劑這樣的路徑高效率地使制冷劑循環(huán)。因此，能提供用自然循環(huán)的、冷卻效率高的屋 內(nèi)熱交換單元。該系統(tǒng)是在室外溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)能夠?qū)κ覂?nèi)進(jìn)行冷卻的系統(tǒng)，對(duì)提高數(shù)據(jù)中 心的制冷能力例如數(shù)據(jù)讀取高峰時(shí)的制冷能力的作用較少?？墒?，因?yàn)椴恍枰獕嚎s設(shè)備和室內(nèi)風(fēng)扇，所以能夠以較少的電力或不使用電力而得到制冷能力。因此，能降低24小時(shí)365 日持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的空調(diào)所需的電力消耗。屋內(nèi)熱交換單元能配置在設(shè)置于室內(nèi)的地板上的落地式的空調(diào)機(jī)的空氣吸入口 或空氣吸入路徑上。能降低落地式的空調(diào)機(jī)的空調(diào)負(fù)荷，而能降低空調(diào)機(jī)的電力消耗。屋內(nèi)熱交換單元也可以利用管道與落地式的空調(diào)機(jī)的空氣吸入口連接。在能制冷 的條件下，由傾斜地配置的屋內(nèi)管形成下降氣流。因此，即使用管道連接也能抑制增加空調(diào) 機(jī)的壓力損失。系統(tǒng)既可以是具有對(duì)屋外管強(qiáng)制地供給外部空氣的屋外風(fēng)扇的系統(tǒng)，也可以是不 具有屋外風(fēng)扇的系統(tǒng)。優(yōu)選具有屋外風(fēng)扇的系統(tǒng)進(jìn)一步具有控制屋外風(fēng)扇的控制單元。控 制單元優(yōu)選具有暫時(shí)性地停止屋外風(fēng)扇或暫時(shí)性地驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇，而對(duì)停止屋外風(fēng)扇時(shí)的 屋內(nèi)管的吸熱能力(制冷性能)進(jìn)行評(píng)價(jià)的功能。而且，優(yōu)選在控制單元中設(shè)置以下的功 能，即，當(dāng)在停止屋外風(fēng)扇時(shí)的屋內(nèi)管的吸熱能力不低于在驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇時(shí)的屋內(nèi)管的吸 熱能力時(shí)停止屋外風(fēng)扇。能進(jìn)一步削減屋外風(fēng)扇消耗的電力。此外，優(yōu)選控制單元具有以下功能，即，當(dāng)在停止屋外風(fēng)扇時(shí)的屋內(nèi)管的吸熱能力 和在驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇時(shí)的屋內(nèi)管的吸熱能力之差所造成的設(shè)置于室內(nèi)的空調(diào)機(jī)的電力消耗 的差小于屋外風(fēng)扇的電力消耗時(shí)，停止屋外風(fēng)扇。能謀求降低包括空調(diào)機(jī)在內(nèi)的系統(tǒng)整體 的制冷能力的電力消耗。本發(fā)明的另一實(shí)施方式是控制系統(tǒng)的方法。該系統(tǒng)包括屋內(nèi)管、屋外管、屋外風(fēng) 扇、控制該屋外風(fēng)扇的控制單元。屋內(nèi)管相對(duì)于水平方向傾斜地設(shè)置，屋內(nèi)管的內(nèi)部的制冷 劑從室內(nèi)的空氣層受熱而沸騰汽化。屋外管被設(shè)置在屋外的比屋內(nèi)管高的位置，以經(jīng)由連 通管而不經(jīng)由壓縮設(shè)備的方式與屋內(nèi)管連接，使在屋內(nèi)管中沸騰汽化的制冷劑凝結(jié)液化并 返回屋內(nèi)管。屋外風(fēng)扇對(duì)屋外管強(qiáng)制地供給外部空氣。該方法具有以下的步驟。1.控制單元暫時(shí)性地停止屋外風(fēng)扇或暫時(shí)性地驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇，對(duì)停止屋外風(fēng)扇時(shí) 的屋內(nèi)管的吸熱能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。2.當(dāng)在停止屋外風(fēng)扇時(shí)的屋內(nèi)管的吸熱能力不小于在驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇時(shí)的屋內(nèi)管 的吸熱能力時(shí)，控制單元停止屋外風(fēng)扇。而且，該方法還可以具有以下的步驟。3.當(dāng)在停止屋外風(fēng)扇時(shí)的屋內(nèi)管的吸熱能力和驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇時(shí)的屋內(nèi)管的吸熱 能力之差所造成的設(shè)置于室內(nèi)的空調(diào)機(jī)的電力消耗的差小于屋外風(fēng)扇的電力消耗時(shí)，控制 單元停止屋外風(fēng)扇。


圖1是表示空調(diào)系統(tǒng)的概略的圖。圖2是表示空調(diào)系統(tǒng)的控制的流程圖。圖3的(a)是表示吸熱能力和溫差的關(guān)系的圖，圖3的(b)是表示吸熱能力和制 冷劑蒸發(fā)溫度的關(guān)系的圖。圖4是表示空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式圖1表示數(shù)據(jù)中心的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一個(gè)例子。該空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(空調(diào)系統(tǒng))10 利用具有地板上層加和地板下層2b的二層構(gòu)造的高架活動(dòng)地板(raised access floor) 2 的地板下層2b的空間，將冷風(fēng)(冷氣)61向配置于地板上層加的多個(gè)服務(wù)器5供給，對(duì)服 務(wù)器5和室內(nèi)1進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)。空調(diào)系統(tǒng)10具有落地式的主空調(diào)系統(tǒng)20和配置于室內(nèi)1 的天花板3的附近的輔助空調(diào)系統(tǒng)11。主空調(diào)系統(tǒng)20包括落地式的屋內(nèi)(室內(nèi))單元21 和屋外單元四。屋內(nèi)單元21包括具有冷卻用的管的蒸發(fā)器M、加熱器25和室內(nèi)風(fēng)扇22。 屋內(nèi)單元21從屋內(nèi)單元21的天花板側(cè)的吸入口 23a吸氣而控制溫度，從以貫穿地板2的 方式設(shè)置的噴出口 2 向地板下層2b噴出被控制了溫度的空氣(冷氣)61。另外，以后主 要說明用空調(diào)系統(tǒng)10進(jìn)行制冷的狀態(tài)。屋外單元四包括壓縮機(jī)(compressor) 26、屋外風(fēng)扇27、具有蒸發(fā)用的管的冷凝器 28。在主空調(diào)系統(tǒng)20中，由冷凝器28利用外部空氣溫度冷卻由壓縮機(jī)沈壓縮的制冷劑， 通過在屋內(nèi)單元21的蒸發(fā)器M中使制冷劑減壓和蒸發(fā)而生成冷風(fēng)61。在屋內(nèi)單元21中， 由蒸發(fā)器M冷卻被室內(nèi)風(fēng)扇22從吸入口 23a吸引的空氣65，向地板下層2b噴出冷氣61， 冷卻服務(wù)器5。在服務(wù)器5中，利用從地板下層2b供給的冷氣61冷卻服務(wù)器5的內(nèi)部的電 子設(shè)備，并朝向天花板3排出被加熱了的空氣62。輔助空調(diào)系統(tǒng)11包括屋內(nèi)熱交換單元30，其具有相對(duì)于室內(nèi)1的天花板3傾斜 地設(shè)置的屋內(nèi)管31 ；屋外熱交換單元40，其具有設(shè)于屋外9的比屋內(nèi)管31高的位置的屋外 管41。屋內(nèi)熱交換單元30不包括風(fēng)扇。屋外熱交換單元40包括對(duì)屋外管41強(qiáng)制地供給 外部空氣8的屋外風(fēng)扇44和驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇44的風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)45。而且，輔助空調(diào)系統(tǒng)11還 包括控制屋外風(fēng)扇44的風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)45的控制單元50 ；不經(jīng)由壓縮機(jī)(壓縮設(shè)備)連通 屋內(nèi)管31和屋外管41的連通管58和59。連通管59用于將在屋內(nèi)管31中沸騰汽化的制 冷劑向屋外管41供給，連通管58用于使在屋外管41中凝結(jié)液化的制冷劑返回屋內(nèi)管31。屋內(nèi)熱交換單元30的屋內(nèi)管31設(shè)置于沿水平方向延伸的天花板3的附近，而且， 屋內(nèi)管31相對(duì)于天花板3傾斜地設(shè)置。即，屋內(nèi)管31相對(duì)于水平方向傾斜地設(shè)置。屋內(nèi)熱 交換單元30具有供給液化的制冷劑的供給集管32和收集汽化的制冷劑的排出集管33，多 個(gè)屋內(nèi)管31與供給集管32和排出集管33相連接。屋內(nèi)熱交換單元30的排出集管33以 比供給集管32接近天花板3的方式配置。因此，多個(gè)屋內(nèi)管31從供給集管32朝向排出集 管33向斜上方延伸。多個(gè)屋內(nèi)管31以相對(duì)于鉛垂方向傾斜而非正交或平行的方式設(shè)置， 多個(gè)屋內(nèi)管31以相對(duì)于天花板3傾斜的狀態(tài)設(shè)置。即，多個(gè)屋內(nèi)管31在天花板3的正下 方以相對(duì)于水平方向傾斜而非正交或平行的方式設(shè)置，多個(gè)屋內(nèi)管31以相對(duì)于水平方向 延伸的天花板3傾斜的狀態(tài)設(shè)置。屋內(nèi)熱交換單元30還具有在內(nèi)部配置屋內(nèi)管31的殼體39，該殼體39與屋內(nèi)管 31相同以相對(duì)于天花板3傾斜的狀態(tài)設(shè)置。殼體39的上表面形成有對(duì)屋內(nèi)管31供給空氣 的供給口 38a，該供給口 38a也呈相對(duì)于天花板3傾斜的狀態(tài)。S卩，供給口 38a相對(duì)于鉛垂 方向和水平方向傾斜。殼體39的下表面形成有排出由屋內(nèi)管31冷卻的空氣的排出口 38b， 排出口 3 經(jīng)由管道37與落地式的屋內(nèi)單元21的吸入口 23a連接。在該輔助空調(diào)系統(tǒng)11中，屋內(nèi)熱交換單元30借助管道37由落地式的屋內(nèi)單元21 支承。也能夠利用適當(dāng)?shù)姆椒◤奶旎ò?懸吊屋內(nèi)熱交換單元30或由地板2支承屋內(nèi)熱交換單元30。屋內(nèi)熱交換單元30的屋內(nèi)管31與沿著室內(nèi)1的天花板3的區(qū)域，即室內(nèi)1的上 部的高溫的空氣層63傾斜地接觸。屋內(nèi)管31的內(nèi)部的制冷劑從高溫的空氣層63受熱時(shí) 沸騰汽化。另一方面，高溫的空氣層63因?yàn)闊崃勘晃斩鋮s，產(chǎn)生從接近室內(nèi)1的天花 板3的區(qū)域向下側(cè)流動(dòng)的空氣(下降氣流)65。該空氣的氣流(下降氣流)65為大致鉛垂 方向的氣流。由于屋內(nèi)管31不是水平或垂直(鉛垂)而是以傾斜的狀態(tài)配置，因此能與沿 水平方向延伸的高溫的空氣層63高效率地接觸，而高效率地生成下降氣流65。而且，因?yàn)?屋內(nèi)管31相對(duì)于天花板3傾斜，所以能夠形成高溫的空氣層63被屋內(nèi)管31吸引的方向被 限定于未產(chǎn)生下降氣流65的方向、高溫的空氣層63沿著天花板3被屋內(nèi)熱交換單元30吸 引的恒定的氣流64。因此，能比較容易地消除形成于服務(wù)器5的上部的熱量聚集，促進(jìn)服務(wù) 器5中的熱交換，進(jìn)一步高效率地冷卻服務(wù)器5。因此，在屋內(nèi)熱交換單元30中，從供給口 38a自大致沿著天花板3的接近水平的 方向流入高溫的空氣64，從排出口 38b沿大致鉛垂方向排出冷卻的空氣65。然后，從屋內(nèi) 熱交換單元30排出的空氣65被從落地式的屋內(nèi)單元21的吸入口 23a吸入，進(jìn)一步被冷卻 而供給向服務(wù)器5。因此，在該輔助空調(diào)系統(tǒng)11發(fā)揮冷卻效果的條件下，能降低主空調(diào)系統(tǒng) 20的負(fù)荷，而能降低主空調(diào)系統(tǒng)20的電力消耗。在輔助空調(diào)系統(tǒng)11的屋內(nèi)熱交換單元30的屋內(nèi)管31中沸騰汽化的制冷劑利用 與液態(tài)制冷劑的比重差在管內(nèi)上升而向上方的排出集管33聚集，再經(jīng)由連通管59到達(dá)上 方的屋外熱交換單元40。在屋外熱交換單元40中，流入屋外管41的汽化制冷劑被外部空 氣冷卻、凝結(jié)液化而成為液態(tài)制冷劑。液態(tài)制冷劑利用與汽化制冷劑的比重差，經(jīng)由連通管 58下降到下方的屋內(nèi)熱交換單元30的供給集管32。這樣，在輔助空調(diào)系統(tǒng)11中，利用液 態(tài)制冷劑與汽化制冷劑的比重差，在重力的作用下，不用壓縮機(jī)、泵等壓縮設(shè)備而使制冷劑 自然循環(huán)，由此能夠?qū)⑹覂?nèi)1的熱量放出到外部空氣中。因此，在該輔助空調(diào)系統(tǒng)11中，不 需要為了驅(qū)動(dòng)壓縮設(shè)備而所需的動(dòng)力(電力)。典型的屋內(nèi)管31和屋外管41是鋁管或銅管，1 可以帶散熱片也可以沒有散熱片。散 熱片也可以是波紋型、板型還可以是脊?fàn)钚?Spine Type)。制冷劑只要是在運(yùn)轉(zhuǎn)條件的室溫下汽 化，在外部空氣溫度下液化的制冷齊_可，例如能列舉出HFC134a(四氟乙烷，化學(xué)式CH2FCF3)。而且，在該輔助空調(diào)系統(tǒng)11中，利用室內(nèi)1的由傾斜地配置的屋內(nèi)管31生成的空 氣的氣流64和65，使室內(nèi)1的空氣循環(huán)而高效率地與屋內(nèi)管31接觸。因此，輔助空調(diào)系統(tǒng) 11沒有室內(nèi)風(fēng)扇，也不需要室內(nèi)風(fēng)扇所需的動(dòng)力(電力)。在該輔助空調(diào)系統(tǒng)11中，屋內(nèi)熱交換單元30利用管道37與主空調(diào)系統(tǒng)20的屋 內(nèi)單元21的吸入口(吸引口)23a連接，用屋內(nèi)單元21的風(fēng)扇22的動(dòng)力來確?？諝獾难?環(huán)。可是，在屋內(nèi)熱交換單元30發(fā)揮冷卻能力的條件下，利用由屋內(nèi)熱交換單元30產(chǎn)生的 下降氣流65而能降低屋內(nèi)單元21的室內(nèi)風(fēng)扇22的動(dòng)力負(fù)荷。不利用管道37連接而將輔助空調(diào)系統(tǒng)11的屋內(nèi)熱交換單元30配置在由主空調(diào) 系統(tǒng)20的屋內(nèi)單元21的吸引口 23a吸引室內(nèi)空氣的路徑上，也能減輕主空調(diào)系統(tǒng)20的制 冷負(fù)荷。此外，通過使輔助空調(diào)系統(tǒng)11與屋內(nèi)單元21的配置獨(dú)立而在室內(nèi)1的幾個(gè)位置 分散地配置，也能減輕室內(nèi)1的熱負(fù)荷。在屋外熱交換單元40中，也能夠在不用電動(dòng)機(jī)45使屋外風(fēng)扇44旋轉(zhuǎn)的情況下，利用外部空氣(外風(fēng))冷卻屋外管41。特別是在對(duì)建立在總是有風(fēng)吹過那樣的地形上的建 筑物內(nèi)進(jìn)行制冷的情況下，大多無需利用電動(dòng)機(jī)45使屋外風(fēng)扇44運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，在許多座大 樓并排林立的環(huán)境下，有時(shí)能夠利用在大樓之間吹拂的風(fēng)得到充分的冷卻能力。若不驅(qū)動(dòng) 風(fēng)扇用電動(dòng)機(jī)45，則不需要其動(dòng)力(電力)，在該輔助空調(diào)系統(tǒng)11中，基本上即使不消耗電 力也能冷卻室內(nèi)1。因此，能進(jìn)一步削減數(shù)據(jù)中心等所使用的室內(nèi)1的制冷所需的電力。另一方面，在沒有風(fēng)時(shí)或風(fēng)力不夠時(shí)，有時(shí)驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇44的電動(dòng)機(jī)45而發(fā)揮輔 助空調(diào)系統(tǒng)11的制冷能力，也能使空調(diào)系統(tǒng)10節(jié)省電力。特別是數(shù)據(jù)中心的電力使用量 巨大，有即使是少量也需要節(jié)約能源的必要。數(shù)據(jù)中心M小時(shí)365日持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)空調(diào)系 統(tǒng)10的節(jié)能 低運(yùn)轉(zhuǎn)化進(jìn)行輔助的輔助空調(diào)系統(tǒng)(排熱單元、排熱系統(tǒng))11也是與之相當(dāng) 時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。而且，在全年運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)中，由于電動(dòng)機(jī)45的壽命與運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間(一般來 說是2萬個(gè)小時(shí))有關(guān)，所以只要能抑制風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)45的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，就能延長(zhǎng)包括電動(dòng)機(jī) 更換等的維護(hù)周期，也能減輕經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)。因此，輔助空調(diào)系統(tǒng)11的控制單元50包括評(píng)價(jià)驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇44時(shí)的性能(屋 內(nèi)管的吸熱能力)的功能(評(píng)價(jià)功能、評(píng)價(jià)功能單元)51 ；在規(guī)定的條件時(shí)停止屋外風(fēng)扇44 的電動(dòng)機(jī)45 (使屋外風(fēng)扇44的電動(dòng)機(jī)45不運(yùn)轉(zhuǎn))的第1和第2功能(功能單元)52和 53。評(píng)價(jià)功能51暫時(shí)性地停止屋外風(fēng)扇用的電動(dòng)機(jī)45或暫時(shí)性地驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇用的電動(dòng) 機(jī)45，而對(duì)停止屋外風(fēng)扇用的電動(dòng)機(jī)45時(shí)的屋內(nèi)熱交換單元30的冷卻性能，即屋內(nèi)管31 的吸熱能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。在停止屋外風(fēng)扇44時(shí)的屋內(nèi)管31的吸熱能力低于驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇44 時(shí)的屋內(nèi)管31的吸熱能力時(shí)，第1停止功能52停止屋外風(fēng)扇44。當(dāng)在停止屋外風(fēng)扇44時(shí) 的屋內(nèi)管31的(產(chǎn)生的)吸熱能力與在驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇44時(shí)的屋內(nèi)管31的吸熱能力之差 所造成的主空調(diào)系統(tǒng)20的電力消耗降低量(電力消耗的差)小于屋外風(fēng)扇44的電動(dòng)機(jī)45 的電力消耗時(shí)，第2停止功能53停止屋外風(fēng)扇44 (風(fēng)扇用電動(dòng)機(jī)45)。在圖2中，利用流程圖表示控制單元50的動(dòng)作。首先，在步驟71中，評(píng)價(jià)功能單 元51判斷是否是評(píng)價(jià)的時(shí)刻。判斷是否是評(píng)價(jià)的時(shí)刻的方法之一是經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間。判 斷是否是評(píng)價(jià)的時(shí)刻的另一方法是為了評(píng)價(jià)屋內(nèi)熱交換單元30的性能而預(yù)先設(shè)定的參數(shù) (測(cè)量值)是否到達(dá)閾值。當(dāng)判斷為是評(píng)價(jià)的時(shí)刻時(shí)，在步驟72中，評(píng)價(jià)功能單元51判斷屋外風(fēng)扇44(風(fēng)扇 電動(dòng)機(jī)4 是否運(yùn)轉(zhuǎn)，若屋外風(fēng)扇44正在運(yùn)轉(zhuǎn)，則在步驟73中停止屋外風(fēng)扇44而評(píng)價(jià)屋 內(nèi)熱交換單元30的性能。即，評(píng)價(jià)屋內(nèi)管31的吸熱能力。另一方面，若屋外風(fēng)扇44為停 止?fàn)顟B(tài)，則在步驟74中驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇44 (風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)45)，評(píng)價(jià)屋內(nèi)管31的吸熱能力。屋內(nèi)熱交換單元30的性能即屋內(nèi)管31的吸熱能力能夠像如下那樣地進(jìn)行評(píng)價(jià)。 圖3的(a)表示屋內(nèi)熱交換單元30的入口和出口的空氣的溫差Δ T1(°C)和吸熱能力(kW) 的關(guān)系。圖3的(b)表示屋內(nèi)熱交換單元30的汽化制冷劑的溫度T2 (°C)。任一參數(shù)(測(cè) 量值)均與屋內(nèi)管31的吸熱能力大致成比例地變化。因此，在步驟73或74中，測(cè)量上述參 數(shù)中的任何一個(gè)，通過與之前的狀態(tài)的參數(shù)即屋外風(fēng)扇44 (風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)4 運(yùn)轉(zhuǎn)或停止時(shí) 的參數(shù)相比，能評(píng)價(jià)屋外風(fēng)扇44運(yùn)轉(zhuǎn)和停止時(shí)的屋內(nèi)熱交換單元30的性能(制冷性能)。在步驟75中，第1停止功能單元52在屋外風(fēng)扇44停止時(shí)的屋內(nèi)熱交換單元30 的性能(吸熱能力)QofT不低于屋外風(fēng)扇44運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的吸熱能力Qon時(shí)，即，以下的條件(1) 成立時(shí)，在步驟78中停止屋外風(fēng)扇44 (風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)45)。
Qon≤ Qoff. . . (1)在吸熱能力相同的情況下，停止屋外風(fēng)扇44，能夠抑制輔助空調(diào)系統(tǒng)11的電力消耗。在屋外風(fēng)扇44運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的屋內(nèi)熱交換單元30的吸熱能力高的情況下，第2停止功 能單元53進(jìn)一步判斷停止屋外風(fēng)扇44時(shí)的屋內(nèi)熱交換單元30的吸熱能力和驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng) 扇44時(shí)的屋內(nèi)熱交換單元30的吸熱能力之差A(yù)Q所造成的主空調(diào)系統(tǒng)20的電力消耗的 差Δ Pw是否為屋外風(fēng)扇44的電力消耗(風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)45的電力消耗)Pf以下。能夠用風(fēng)量V(m3/h)、比重Y(kg/m3)、比熱Cp(kCal/kg°C )、屋內(nèi)熱交換單元30的 入口和出口的空氣的溫差Δ T1(°C )、IkW和卡路里(kcal)的換算量(lkW = 860kcal/h)，通 過以下的式( 求出性能之差(吸熱能力之差)Δ9。風(fēng)量V是通過屋內(nèi)熱交換單元30 (屋 內(nèi)管31)的風(fēng)量，在該例子中，是屋內(nèi)單元21吸引的風(fēng)量。Δ Q = V · γ · Cp · Δ Tl/ (0. 86) · · · (2)能夠用制冷效率COP(制冷能力kW/電力消耗kW)通過以下的式(3)求出由該性 能之差A(yù)Q造成的包括屋內(nèi)單元21在內(nèi)的主空調(diào)系統(tǒng)20的電力消耗的差A(yù)Pw。APff = Δ Q/COP. . . (3)因此，在步驟76中，第2停止功能53在以下的條件(4)成立時(shí)，在步驟78中停止 屋外風(fēng)扇44，不成立時(shí)，在步驟77中驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇44。Δ Pff ^ Pf. . . (4)其中，Pf是驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇44的電動(dòng)機(jī)45的電力消耗。在不存在電力消耗的差的 情況下，停止屋外風(fēng)扇44的電動(dòng)機(jī)45，來抑制電動(dòng)機(jī)45的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。在圖4中利用時(shí)序圖表示輔助空調(diào)系統(tǒng)11的運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)例子。在時(shí)刻tl為進(jìn)行 評(píng)價(jià)的時(shí)刻時(shí)，因?yàn)樵跁r(shí)刻tl以前屋外風(fēng)扇44運(yùn)轉(zhuǎn)，所以評(píng)價(jià)功能單元51停止屋外風(fēng)扇 44，之后，評(píng)價(jià)屋內(nèi)(室內(nèi))熱交換單元30的性能(吸熱能力)。經(jīng)過評(píng)價(jià)時(shí)間，在時(shí)刻t2 即使停止屋外風(fēng)扇44屋內(nèi)熱交換單元30的吸熱能力也不會(huì)改變時(shí)，第1停止功能單元52 使屋外風(fēng)扇44停止。此時(shí)，評(píng)價(jià)功能單元51設(shè)定用于再評(píng)價(jià)屋內(nèi)熱交換單元30的性能，即屋內(nèi)管31 的吸熱能力的閾值Tth。例如，若用于評(píng)價(jià)性能的測(cè)量值是制冷劑蒸發(fā)溫度T2，則將比評(píng)價(jià) 時(shí)間中的蒸發(fā)溫度T2高1度左右的溫度設(shè)定為閾值Tth。若用于評(píng)價(jià)性能的測(cè)量值是溫差 ΔΤ1，則將比評(píng)價(jià)時(shí)間中的溫差ΔΤ1低1度左右的溫度設(shè)定為閾值Tth。在從上次評(píng)價(jià)起經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間的時(shí)刻t3，因?yàn)槲萃怙L(fēng)扇44在時(shí)刻t3以前不運(yùn) 轉(zhuǎn)，所以評(píng)價(jià)功能單元51使屋外風(fēng)扇44運(yùn)轉(zhuǎn)，之后，評(píng)價(jià)屋內(nèi)(室內(nèi))熱交換單元30的吸 熱能力。經(jīng)過評(píng)價(jià)時(shí)間，在時(shí)刻t4，若第1停止功能單元52判斷為在屋外風(fēng)扇44運(yùn)轉(zhuǎn)的 情況下屋內(nèi)熱交換單元30的性能高，而且，第2停止功能單元53判斷為能夠節(jié)省的主空調(diào) 系統(tǒng)20的電力消耗在風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)45的電力消耗以上，則從時(shí)刻t4起使屋外風(fēng)扇44運(yùn)轉(zhuǎn) (繼續(xù)屋外風(fēng)扇44的運(yùn)轉(zhuǎn))。從上次評(píng)價(jià)起再次經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間，在時(shí)刻t5成為進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)刻時(shí)，因?yàn)槲萃?風(fēng)扇44在時(shí)刻t5以前一直運(yùn)轉(zhuǎn)，所以評(píng)價(jià)功能單元51停止屋外風(fēng)扇44，之后，評(píng)價(jià)屋內(nèi) (室內(nèi))熱交換單元30的吸熱能力。經(jīng)過評(píng)價(jià)時(shí)間，在時(shí)刻t6即使停止屋外風(fēng)扇44，屋內(nèi) 熱交換單元30的吸熱能力也不變化時(shí)，第1停止功能單元52停止屋外風(fēng)扇44(不使屋外風(fēng)扇44運(yùn)轉(zhuǎn))。在時(shí)刻t7，屋內(nèi)熱交換單元30的屋內(nèi)管31中的蒸發(fā)溫度T2到達(dá)閾值Tth時(shí)，雖 然從上次評(píng)價(jià)起沒有經(jīng)過規(guī)定時(shí)間，單因?yàn)橥獠靠諝獾臓顟B(tài)發(fā)生變化，評(píng)價(jià)功能單元51使 屋外風(fēng)扇44運(yùn)轉(zhuǎn)，之后，評(píng)價(jià)屋內(nèi)熱交換單元30(屋內(nèi)管31)的吸熱能力。經(jīng)過評(píng)價(jià)時(shí)間， 在時(shí)刻偽，第1停止功能單元52判斷為使屋外風(fēng)扇44運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下屋內(nèi)熱交換單元30的 吸熱能力高。可是，在第2停止功能單元53判斷為主空調(diào)系統(tǒng)20的電力消耗的增加APW 低于風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)45的電力消耗Pf時(shí)，為了節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)10整體的電力消耗，而從時(shí)刻偽 起停止屋外風(fēng)扇44。對(duì)該數(shù)據(jù)中心的室內(nèi)1進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的空調(diào)系統(tǒng)10包括主空調(diào)系統(tǒng)20和自然循 環(huán)型的輔助空調(diào)系統(tǒng)11，在夜間或夏季以外的戶外空氣溫度低的狀態(tài)時(shí)，利用輔助空調(diào)系 統(tǒng)11，能完全不使用動(dòng)力或幾乎不使用動(dòng)力地放出室內(nèi)1的熱。因此，能降低主空調(diào)系統(tǒng) 20的熱負(fù)荷，而能降低包括主空調(diào)系統(tǒng)20在內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)10的電力消耗。特別是本例子的輔助空調(diào)系統(tǒng)11不包括室內(nèi)風(fēng)扇，而且能夠盡可能地停止屋外 風(fēng)扇，盡可能地不使用動(dòng)力地使室內(nèi)1的熱放出到屋外。因此，輔助空調(diào)系統(tǒng)11不僅能以外 部空氣溫度這樣的自然的能源作為能源來利用，而且能夠?qū)⒋髽情g的風(fēng)等自然的風(fēng)作為能 源來利用，而對(duì)室內(nèi)1進(jìn)行制冷，另一方面，在無法利用風(fēng)這樣的不穩(wěn)定的能源的情況下， 通過驅(qū)動(dòng)屋外風(fēng)扇44，能提高對(duì)外部空氣這樣的自然的能量的利用效率。因此，能更加嚴(yán)格 地謀求電力消耗的最小化。此外，因?yàn)槟芙档臀萃怙L(fēng)扇44的電動(dòng)機(jī)45的利用率，所以也能 降低維護(hù)所需費(fèi)用。另外，在上述中，說明了在具有沿水平方向擴(kuò)展的天花板3的室內(nèi)1中設(shè)置屋內(nèi)熱 交換單元30的例子，但是也能在具有相對(duì)于水平方向傾斜的天花板的室內(nèi)設(shè)置屋內(nèi)熱交 換單元30。在該情況下，需要屋內(nèi)管31相對(duì)于水平方向傾斜或正交(鉛垂)地設(shè)置。而 且，優(yōu)選屋內(nèi)管31也相對(duì)于天花板3傾斜地設(shè)置，該天花板3為相對(duì)于水平方向傾斜的天 花板。這樣容易確保沿著天花板3而存在的高溫的空氣層與屋內(nèi)管31的接觸面積。屋內(nèi) 管31也可以沿著鉛垂方向配置。為了抑制由鉛垂方向的下降氣流而造成的高溫的空氣和 屋內(nèi)管31的接觸效率的降低，優(yōu)選將屋內(nèi)管31相對(duì)于鉛垂方向傾斜地設(shè)置。此外，在上述中，以設(shè)置于數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)為例子進(jìn)行了說明，但是成為制冷 的對(duì)象的負(fù)荷不限定于服務(wù)器等信息設(shè)備。本發(fā)明的空調(diào)系統(tǒng)適用于凈化室(clean room) 的空調(diào)等難以打開窗戶吸入風(fēng)的條件下的空調(diào)中。而且，在上述中，以與落地式的空調(diào)系統(tǒng) 組合為例說明了本發(fā)明的系統(tǒng)，然而也能夠與不同類型的空調(diào)系統(tǒng)組合，或單獨(dú)使用，還能 夠與現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行組合而利用等，用上述以外的各種方法與進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的條件或 環(huán)境相對(duì)應(yīng)地使用。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括屋內(nèi)熱交換單元和屋外熱交換單元，該屋內(nèi)熱交換單元包括以相對(duì)于水平方向設(shè)有角度的方式設(shè)置的屋內(nèi)管而不包括風(fēng) 扇，上述屋內(nèi)管與室內(nèi)的上部的高溫空氣層接觸，上述屋內(nèi)管內(nèi)部的制冷劑從上述高溫的 空氣層受熱而沸騰汽化，上述高溫的空氣層通過該屋內(nèi)熱交換單元而下降；該屋外熱交換單元包括設(shè)于屋外的比上述屋內(nèi)管高的位置的屋外管，上述屋外管以經(jīng) 由連通管而不經(jīng)由壓縮設(shè)備的方式與上述屋內(nèi)管連接，使在上述屋內(nèi)管中沸騰汽化的制冷 劑凝結(jié)液化并返回上述屋內(nèi)管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，上述屋內(nèi)管相對(duì)于上述室內(nèi)的天花板傾斜地設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中，上述屋內(nèi)熱交換單元配置在設(shè)于上述室內(nèi)的地板上的落地式的空調(diào)機(jī)的空氣吸入口 或空氣吸入路徑上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，上述屋內(nèi)熱交換單元利用管道與上述落地式的空調(diào)機(jī)的上述空氣吸入口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)還具有上述落地式的空調(diào)機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)還包括屋外風(fēng)扇，其對(duì)上述屋外管強(qiáng)制地供給外部空氣；控制單元，其控制上述屋外風(fēng)扇，上述控制單元具有暫時(shí)性地停止上述屋外風(fēng)扇或暫時(shí)性地驅(qū)動(dòng)上述屋外風(fēng)扇，對(duì)停止 上述屋外風(fēng)扇時(shí)的上述屋內(nèi)管的吸熱能力進(jìn)行評(píng)價(jià)的功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，上述控制單元還具有以下功能，即，當(dāng)在停止上述屋外風(fēng)扇時(shí)的上述屋內(nèi)管的吸熱能 力不低于在驅(qū)動(dòng)上述屋外風(fēng)扇時(shí)的上述屋內(nèi)管的吸熱能力時(shí)，停止上述屋外風(fēng)扇的功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其中，上述控制單元還具有以下功能，即，當(dāng)在停止上述屋外風(fēng)扇時(shí)的上述屋內(nèi)管的吸熱能 力和在驅(qū)動(dòng)上述屋外風(fēng)扇時(shí)的上述屋內(nèi)管的吸熱能力之差所造成的設(shè)置于上述室內(nèi)的空 調(diào)機(jī)的電力消耗的差比上述屋外風(fēng)扇的電力消耗小時(shí)，停止上述屋外風(fēng)扇的功能。
9.一種方法，是控制以下的系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)包括屋內(nèi)管，其相對(duì)于水平方向傾斜 地設(shè)置，上述屋內(nèi)管的內(nèi)部的制冷劑從室內(nèi)的空氣層受熱而沸騰汽化；屋外管，其設(shè)于室外 的比上述屋內(nèi)管高的位置，該屋外管以經(jīng)由連通管而不經(jīng)由壓縮設(shè)備的方式與上述屋內(nèi)管 連接，使在上述屋內(nèi)管中沸騰汽化的制冷劑凝結(jié)液化并返回上述屋內(nèi)管；屋外風(fēng)扇，其對(duì)上 述屋外管強(qiáng)制地供給外部空氣；控制單元，其控制上述屋外風(fēng)扇，該方法包括以下的步驟上述控制單元暫時(shí)性地停止上述屋外風(fēng)扇或暫時(shí)性地驅(qū)動(dòng)上述屋外風(fēng)扇，對(duì)停止上述 屋外風(fēng)扇時(shí)的上述屋內(nèi)管的吸熱能力進(jìn)行評(píng)價(jià)；當(dāng)在停止上述屋外風(fēng)扇時(shí)的上述屋內(nèi)管的吸熱能力不低于在驅(qū)動(dòng)上述屋外風(fēng)扇時(shí)的 上述屋內(nèi)管的吸熱能力時(shí)，上述控制單元停止上述屋外風(fēng)扇。
10. 一種方法，是控制以下的系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)包括屋內(nèi)管，其相對(duì)于水平方向傾 斜地設(shè)置，上述屋內(nèi)管的內(nèi)部的制冷劑從室內(nèi)的空氣層受熱而沸騰汽化；屋外管，其設(shè)于室 外的比上述屋內(nèi)管高的位置，該屋外管以經(jīng)由連通管而不經(jīng)由壓縮設(shè)備的方式與上述屋內(nèi) 管連接，使在上述屋內(nèi)管中沸騰汽化的制冷劑凝結(jié)液化并返回上述屋內(nèi)管；屋外風(fēng)扇，其對(duì) 上述屋外管強(qiáng)制地供給外部空氣；控制單元，其控制上述屋外風(fēng)扇， 該方法包括以下的步驟上述控制單元暫時(shí)性地停止上述屋外風(fēng)扇或暫時(shí)性地驅(qū)動(dòng)上述屋外風(fēng)扇，而對(duì)停止上 述屋外風(fēng)扇時(shí)的上述屋內(nèi)管的吸熱能力進(jìn)行評(píng)價(jià)；當(dāng)在停止上述屋外風(fēng)扇時(shí)的上述屋內(nèi)管的吸熱能力和在驅(qū)動(dòng)上述屋外風(fēng)扇時(shí)的上述 屋內(nèi)管的吸熱能力之差所造成的設(shè)置于上述室內(nèi)的空調(diào)機(jī)的電力消耗的差比上述屋外風(fēng) 扇的電力消耗小時(shí)，上述控制單元停止上述屋外風(fēng)扇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種空調(diào)系統(tǒng)，其中，輔助空調(diào)系統(tǒng)(11)包括屋內(nèi)熱交換單元(30)和屋外熱交換單元(40)。屋內(nèi)熱交換單元(30)包括相對(duì)于室內(nèi)(1)的天花板(3)傾斜地設(shè)置的屋內(nèi)管(31)而不包括風(fēng)扇。屋內(nèi)管(31)與室內(nèi)上部的高溫的空氣層(63)傾斜地接觸，屋內(nèi)管(31)的內(nèi)部的制冷劑從高溫的空氣層(63)受熱而沸騰汽化，高溫的空氣層(63)通過屋內(nèi)熱交換單元(30)而下降。屋外熱交換單元(40)包括設(shè)于屋外的比屋內(nèi)管(31)高的位置的屋外管(41)，屋外管(41)以經(jīng)由連通管(58)和(59)而不經(jīng)由壓縮設(shè)備的方式與屋內(nèi)管(31)連接，使在屋內(nèi)管(31)中沸騰汽化的制冷劑凝結(jié)液化并返回屋內(nèi)管(31)。
文檔編號(hào)F24F11/00GK102141278SQ20101029485
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者大木淳一 申請(qǐng)人:Gac株式會(huì)社