JP2000018643A - 空調設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建築物の躯体を蓄熱媒体として有効に利用す
る。 【解決手段】 天井チャンバとして設けた外気チャンバ
６に面するスラブ３ａを蓄熱媒体として利用する。室内
負荷を処理するための空調機７と、外気負荷を処理する
とともにスラブに対する蓄熱運転を行うための外調機９
と、室内空気を排出するための排気ファン１５とを備え
る。外調機は、外気を処理して外気チャンバを介して室
内に吹き出す通常運転モード、外調機によるスラブに対
する第１の蓄熱運転モード、外気によるスラブに対する
第２の蓄熱運転モードのいずれかを選択する。外気を外
気チャンバから共用部を経て室内に導く。排気から廃熱
回収を行う全熱交換機３７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物の居住空間
に対して空調（空気調和）を行うための空調設備に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、空調設備における蓄熱シ
ステムは、夜間や低負荷時に蓄熱媒体に対して蓄熱運転
を行い、その保有熱をピーク負荷時に利用することで負
荷のピークカットを行い、それにより熱源機の容量低
減、ランニングコストの軽減を図ることができ、省エネ
ルギーの観点からも有効なものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の蓄熱
システムは蓄熱槽の保有水を蓄熱媒体とするものが最も
一般的であるが、近年、他の蓄熱媒体を利用することも
検討されつつある。なかでも、鉄筋コンクリート造の建
築物の躯体はかなりの蓄熱量を確保することが期待でき
るので蓄熱媒体として有効ではないかと考えられてい
る。

【０００４】本発明は上記事情に鑑み、建築物の躯体を
蓄熱媒体として利用する有効な空調設備を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、空調
対象室の存する階とその上階とを区画しているスラブの
下方に天井を設けて該天井と前記スラブとの間に外気チ
ャンバを確保し、該外気チャンバに面するスラブを蓄熱
媒体として利用する空調設備であって、空調対象室内に
おいて室内空気を循環させることで室内負荷を処理する
ための空調機と、外気負荷を処理するとともに前記外気
チャンバに対して外気を供給して前記スラブに対する蓄
熱運転を行うための外調機と、前記外気チャンバを介し
て室内空気を排出するための排気ファンとを備え、前記
外調機は、（ａ）取り入れた外気を処理して外気チャン
バを介して室内に吹き出す通常運転モード、（ｂ）外気
チャンバ内の空気を処理しつつ循環させることによりス
ラブに対する蓄熱を行う第１の蓄熱運転モード、（ｃ）
取り入れた外気を処理することなく外気チャンバに吹き
出すとともに前記排気ファンにより外気チャンバから直
接的に排気することによりスラブに対する蓄熱を行う第
２の蓄熱運転モード、のいずれかを選択する構成とした
ものである。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記通常運転モード時に前記外調機から前記外気チ
ャンバに供給した外気を共用部に吹き出し、該共用部を
介して空調対象室に導入する構成としたものである。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明において、前記通常運転モード時に前記外調機が取り
入れる外気と前記排気ファンが排気する室内空気との間
で熱交換を行って廃熱回収を行う全熱交換機を設けたも
のである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は第１実施形態の空調設備の概
略構成を示す系統図であって、符号１は空調対象室、２
は共用部である廊下である。符号３はこの建築物の躯体
である鉄筋コンクリート造のスラブであり、４は空調対
象室１および廊下２に設けた天井４であり、それら天井
４とスラブ３とにより空調対象室１の上方および廊下２
の上方にそれぞれリタンチャンバ５と外気チャンバ６と
が互いに区画された状態で設けられている。そして、本
実施形態ではその外気チャンバ６に面している上階のス
ラブ３ａを蓄熱媒体として利用するようにしている。

【０００９】符号７はリタンチャンバ５内に設けられた
室内負荷処理用の空調機である。本実施形態ではその空
調機７として天井隠蔽形のファンコイルユニットが採用
され、給気（ＳＡ）を下がり壁より吹き出し、還気（Ｒ
Ａ）を天井面に設けた吸込口８からリタンチャンバ５に
吸い込んで循環させるようになっている。

【００１０】符号９は外気処理および蓄熱媒体であるス
ラブ３ａに対する蓄熱運転を行うための外調機であり、
外気取入ダクト１０により取り入れた外気（ＯＡ）を外
気供給ダクト１１を通して外気チャンバ６に供給し、そ
の外気を連通ダクト１２を通してリタンチャンバ５に導
くようになっている。また、外気チャンバ６内の空気は
循環ダクト１３より外調機９に戻して循環させることも
できるようにされ、その循環ダクト１３にはダクト１４
を介して排気ファン１５が接続されている。符号１６〜
１９は各ダクトの途中に設けられたダンパである。なお
符号２０は便所であり、そこからは排気ダクト２１によ
り排気がなされるようになっている。

【００１１】上記構成の設備による運転モードを図２〜
図４により説明する。各モードにおいて稼働しているダ
クトを実線で示し、休止しているダクトは破線で示す。
また、開とするダンパは白丸で示し、閉とするダンパは
黒丸で示す。

【００１２】(ａ)通常運転モード（図２参照） 通常の冷房および暖房を行う際の運転モードである。こ
の場合、空調機７は室内空気を循環させて室内負荷を処
理する。なお、この場合の設定温度は通常と同等で良
く、たとえば冷房時の室内設定温度は２６〜２８゜Ｃ程
度、給気の吹出温度は１６〜１８゜Ｃ程度、暖房時の室
内設定温度は２０〜２２゜Ｃ程度、吹出温度は３０゜Ｃ
程度とすれば良い。また、給気の送風量は室内負荷を処
理できるように適宜設定すれば良い。

【００１３】排気ファン１５は休止しており、外調機９
はダンパ１６を開きダンパ１８，１９を閉じて所要量の
外気をほぼ室温程度まで処理し、外気供給ダクト１１を
通して外気チャンバ６、連通ダクト１２、リタンチャン
バ５を介して空調機７により室内に吹き出す。この際、
次に述べる蓄熱運転モードにより外気チャンバ６に面す
るスラブ３ａには既に蓄熱がなされており、その保有熱
が自ずと放熱されて利用される。すなわち、冷房時にお
いてはスラブ３ａは所定の蓄熱温度（たとえば１５〜２
０゜Ｃ程度）にまで冷却されており、外調機９から室温
程度とされて外気チャンバ６に供給された外気はそのよ
うな低温のスラブ３ａに接してさらに冷却されてからリ
タンチャンバ５を経て室内に給気される。暖房時におい
てはスラブ３ａは所定の蓄熱温度（たとえば３０゜Ｃ程
度）に加温されており、外気はそのスラブ３ａにより加
温されてからリタンチャンバ５を経て室内に給気され
る。したがって、そのようなスラブ３ａの蓄熱を見込ん
で外調機９の出口温度を設定すれば外調機９による外気
負荷処理量を軽減できる。

【００１４】なお、外調機９により室内に供給した外気
量に相当する分の風量は便所２０から排気ダクト２１を
通して排気するが、必要であれば排気ファン１５を運転
して風量バランスを取っても良い。

【００１５】（ｂ）第１の蓄熱運転モード（図３参照） 夜間等の空調停止時に外調機９によりスラブ３ａに対し
て蓄熱を行うための運転モードである。この場合、空調
機７、排気ファン１５は休止し、連通ダクト１２のダン
パ１７を閉じ、外調機９の出口温度を蓄熱温度（上記の
ように冷房シーズンにおいてはたとえば１５〜２０゜Ｃ
程度、暖房シーズンにおいてはたとえば３０゜Ｃ程度）
とし、ダンパ１６を閉じ、ダンパ１８を開いて外気チャ
ンバ６内の空気を循環させることによりスラブ３ａを蓄
熱温度とする。

【００１６】（ｃ）第２の蓄熱運転モード（図４参照） 中間期等の外気温度条件が満たされる場合に、外気によ
りスラブ３ａに対して蓄熱を行う運転モードである。す
なわち、冷房シーズンの夜間等において外気温度が室内
設定温度よりも低い場合（より厳密には外気エンタルピ
が室内エンタルピよりも低い場合）、外気をそのまま外
気チャンバ６に供給すればスラブ３ａを外気温度まで冷
却して蓄熱（蓄冷）することができる。そこで、ダンパ
１８を閉じ、ダンパ１６，１９を開いて、外調機９によ
り取り入れた外気を処理することなくそのまま外気チャ
ンバ６に吹き出すとともに、循環ダクト１３、ダクト１
４を通して排気ファン１５により外気チャンバ６から直
接的に排出させることで、スラブ３ａを外気温度まで冷
却することでその蓄熱（蓄冷）を行う。

【００１７】以上で説明した空調設備によれば、上記の
ような各運転モードによってスラブ３ａを蓄熱媒体とし
て有効に利用することができる。特に、外気条件によっ
ては第２の蓄熱運転モードにより外気による蓄熱を行う
ので、常に外調機９による蓄熱運転（第１の蓄熱運転モ
ード）を行う場合に比較すれば蓄熱運転に要するランニ
ングコストを軽減することができる。

【００１８】また、上記空調設備では、外気チャンバ６
に面するスラブ３ａの保有熱を外気に対して与えること
で蓄熱を外気に対して利用するようにしたことから、通
常のように蓄熱を給気に対して利用する場合に比較する
とより効率的な運転を行い得るものである。

【００１９】すなわち、給気に対して蓄熱を利用する場
合には蓄熱温度と給気温度との温度差を大きく確保する
ことが好ましいのであるが、冷房時においては両者の温
度差を大きく確保することは困難であり、したがって保
有熱を有効に放出できないので効率的ではない。たとえ
ば、上記のように冷房時における給気温度は１６゜〜１
８Ｃ程度とされるが、蓄熱温度をそれよりも十分に低く
することは室内露点温度（通常１５゜Ｃ前後である）を
下回って結露を生じることになるから好ましくなく、そ
のため両者の温度差を殆ど確保できず、蓄熱を有効に利
用できないものである。

【００２０】それに対して上記のように外気に対して蓄
熱を利用する場合には、外気吹出温度は室温程度とすれ
ば良いために蓄熱温度との温度差を自ずと大きく確保で
きる。たとえば、冷房時における外気吹出温度は室温と
同等の２６〜２８゜Ｃ程度で良いから、スラブ３ａの蓄
熱温度を２０゜Ｃとすれば６〜８ｄｅｇの温度差を確保
でき、蓄熱温度を室内露点温度ぎりぎりの１５゜Ｃ程度
とすれば１０ｄｅｇ以上もの温度差を確保できることに
なり、そのような温度差の確保によりスラブ３ａの保有
熱を十分に放出でき、蓄熱を有効に利用できることにな
る。

【００２１】図５は上記の変形例であり、室内負荷処理
用の空調機７として室内床置き形のファンコイルユニッ
トを採用し、外気を外気チャンバ６から廊下２に吹き出
し、廊下２を介して室内に導くようにしたものである。
この場合も上記と同様の運転モードにより同様の効果が
得られるとともに、空調対象室１のみならず廊下２に対
する冷暖房および換気を同時に行い得る。符号２２は必
要に応じて要所に設けられる換気用の排気ファンであ
る。

【００２２】図６は本発明の第２実施形態を示すもので
ある。上記第１実施形態では外調機９および排気ファン
１５を各階ごとに設置した場合の例であるが、本第２実
施形態では外調機９および排気ファン１５を屋上機械室
等に設けて各階で共通で使用している点が第１実施形態
と主に相異する。

【００２３】すなわち、符号３０は外気主ダクトであ
り、外調機９からの外気はその外気主ダクト３０からＣ
ＡＶユニット（定風量装置）３１ａを介して各階に供給
されるとともにその外気はダンパ３２，３３の操作によ
り廊下２または外気チャンバ６のいずれかに対して選択
的に吹き出すようにされている。符号３４は排気主ダク
トであり、ダンパ３５，３６の操作によりリタンチャン
バ５または外気チャンバ６のいずれかからの排気をＣＡ
Ｖユニット（定風量装置）３１ｂを介して排気ファン１
５により排気するようになっている。

【００２４】符号３７は全熱交換器であり、外調機９に
取り入れられる外気と排気ファン１５による排気との間
で熱交換して外気負荷を大幅に軽減できるものである。
符号３８は全熱交換器３７をバイパスするバイパスダク
ト、３９はそこに設けられたダンパである。

【００２５】また、本第２実施形態における室内負荷処
理用の空調機７は床置き形のエアハンドリングユニット
あるいは直膨形パッケージエアコンが採用され、給気ダ
クト４０を通して給気し、リタンチャンバ５から還気ダ
クト４１を介して還気し、外気チャンバ６から外気ダク
ト４２により外気を吸引するものとなっている。符号４
３は便所用の排気ファン、４４は排気ダクトである。

【００２６】本第２実施形態の設備においても、第１実
施形態の場合と同様の運転モードにより第１実施形態と
同様の効果が得られる。

【００２７】(ａ)通常運転モード（図７参照） 空調機７は給気ダクト４０を通して給気し、天井面に設
けた吸込口８から還気を吸い込み、リタンチャンバ５を
経て還気ダクト４１により循環させる。また、外気チャ
ンバ６から外気ダクト４２を通して外気を導入する。

【００２８】外調機９は外気を各階の廊下２に吹き出
し、その外気は廊下２の天井面に設けた吸込口４６から
外気チャンバ６に吸い込まれ、外気ダクト４２により空
調機７に導かれて室内に給気される。この際、既に蓄熱
されていたスラブ３ａから外気に対して放熱され、ここ
で蓄熱が利用される。

【００２９】排気ファン１５はリタンチャンバ５から余
剰空気を吸引して排気し、全熱交換器３７は外調機９が
取り入れる外気と排気との間で熱交換を行う。

【００３０】（ｂ）第１の蓄熱運転モード（図８参照） ダンパ１８を開き、外調機９の出口温度を蓄熱温度と
し、ダンパ３２，３５を閉じ、ダンパ３３，３６を開い
て外気チャンバ６内の空気を循環させることによりスラ
ブ３ａを蓄熱温度とする。

【００３１】（ｃ）第２の蓄熱運転モード（図９参照） ダンパ１８を閉じ、ダンパ３９を開き、外調機９により
取り入れた外気を処理することなくそのまま外気チャン
バ６に吹き出すとともに、排気ファン１５により外気チ
ャンバ６から直接的に排出させることで、スラブ３ａを
外気温度まで冷却することでその蓄熱（蓄冷）を行う。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、天井チャンバ
として設けた外気チャンバに面するスラブを蓄熱媒体と
して有効に利用でき、特に条件によっては外気によりス
ラブに対する蓄熱運転を行うので、自然エネルギーを有
効に利用することで蓄熱運転に要するランニングコスト
を軽減することができる。また、スラブの保有熱を外気
に対して与えることで蓄熱を外気に対して利用するの
で、外気吹出温度と蓄熱温度との温度差を大きく確保で
き、効率的な運転を行い得る。また、請求項２の発明に
よれば、外気を廊下等の共用部に吹き出して共用部から
空調対象室に導入するので、共用部に対する空調をも同
時に行うことができる。さらに、請求項３の発明によれ
ば、全熱交換機により排気から廃熱回収を行うので外気
負荷を大幅に軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の空調設備の第１実施形態を示す系統
図である。

【図２】 同、通常運転モードを示す図である。

【図３】 同、第１の蓄熱運転モードを示す図である。

【図４】 同、第２の蓄熱運転モードを示す図である。

【図５】 同、変形例を示す系統図である。

【図６】 本発明の空調設備の第２実施形態を示す系統
図である。

【図７】 同、通常運転モードを示す図である。

【図８】 同、第１の蓄熱運転モードを示す図である。

【図９】 同、第２の蓄熱運転モードを示す図である。

【符号の説明】 １ 空調対象室 ２ 廊下（共用部） ３ａ スラブ（蓄熱媒体） ４ 天井 ６ 外気チャンバ ７ 空調機 ９ 外調機 １５ 排気ファン ３４ 全熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小笠原 博 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 Ｆターム(参考） 3L054 BG08 BH01 BH04 BH10 3L080 AC01 AD04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空調対象室の存する階とその上階とを区
   画しているスラブの下方に天井を設けて該天井と前記ス
   ラブとの間に外気チャンバを確保し、該外気チャンバに
   面するスラブを蓄熱媒体として利用する空調設備であっ
   て、 空調対象室内において室内空気を循環させることで室内
   負荷を処理するための空調機と、外気負荷を処理すると
   ともに前記外気チャンバに対して外気を供給して前記ス
   ラブに対する蓄熱運転を行うための外調機と、前記外気
   チャンバを介して室内空気を排出するための排気ファン
   とを備え、 前記外調機は、（ａ）取り入れた外気を処理して外気チ
   ャンバを介して室内に吹き出す通常運転モード、（ｂ）
   外気チャンバ内の空気を処理しつつ循環させることによ
   りスラブに対する蓄熱を行う第１の蓄熱運転モード、
   （ｃ）取り入れた外気を処理することなく外気チャンバ
   に吹き出すとともに前記排気ファンにより外気チャンバ
   から直接的に排気することによりスラブに対する蓄熱を
   行う第２の蓄熱運転モード、のいずれかを選択する構成
   とされていることを特徴とする空調設備。
2. 【請求項２】 前記通常運転モード時に前記外調機から
   前記外気チャンバに供給した外気を共用部に吹き出し、
   該共用部を介して空調対象室に導入する構成としたこと
   を特徴とする請求項１記載の空調設備。
3. 【請求項３】 前記通常運転モード時に前記外調機が取
   り入れる外気と前記排気ファンが排気する室内空気との
   間で熱交換を行って廃熱回収を行う全熱交換機を設けて
   なることを特徴とする請求項１または２記載の空調設
   備。