JP2000213777A - 躯体蓄熱式空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ローコストで躯体への蓄熱効率を増大させ電力
負荷平準化に寄与する。 【解決手段】上下のスラブ１、２間に形成された室５
と、室の上部に形成された天井チャンバ４と、天井チャ
ンバの窓側に設けられた窓上吸込口２２と、室の奥部に
設けられた室内側還気口２１および空調機２３と、天井
３に設けられた複数の天井吹出口２０と、前記空調機と
天井吹出口または天井チャンバの間を給気切換ダンパ２
５ａ、２５ｂを介して接続された給気ダクト２４と、前
記空調機と室内側還気口または天井チャンバの間を還気
切換ダンパ２９ａ、２９ｂを介して接続された還気ダク
トと２８を備え、蓄熱モードと蓄熱温存モードと放熱モ
ードとを切換可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オフィスビル等の
建物内を空調する躯体蓄熱式空調システムの技術分野に
属する。

【０００２】

【従来の技術】従来の躯体蓄熱式空調として、スラブを
厚くしスラブ内に設けた多数のボイド（通路）内に冷温
風を通過させて蓄熱する方式が知られている。この方式
は放熱時期は切換ダンパにより制御可能であるが、躯体
の建築コストが増大し、また既存のビルには適用できな
い。

【０００３】そこで、従来、図６に示す躯体蓄熱式空調
方式が提案されている。図（Ａ）は模式的断面図、図
（Ｂ）は、図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿って矢印方向に見た
平面図である。上下のスラブ１、２間には、天井３、天
井チャンバ４および室５が形成され、天井チャンバ４内
には、冷暖房兼用の空調機６が吊り下げられている。天
井３には天井吹出口７および天井吸い込み口８、９が設
けられ、天井吹出口７は切換ダンパ１０および給気ダク
ト１１を介して空調機６の吐出側に接続され、天井吸い
込み口８は切換ダンパ１２および吸気ダクト１３を介し
て空調機６の吸入側に接続されている。天井チャンバ４
内には、給気ダクト１１から分岐して切換ダンパ１４及
びスラブ吹出口１５が設けられ、また、吸気ダクト１３
から分岐して切換ダンパ１６及びチャンバ吸い込み口１
７が設けられている。

【０００４】上記空調方式においては、夜間等の蓄熱運
転時には、ダンパ１０、１２、１６を閉、ダンパ１４を
開にし、実線矢印に示す如く、空調機６による冷温風を
吹出口１５から上階スラブ１に向けて吹き出してスラブ
１に蓄熱し、昼間の高負荷時には、ダンパ１０、１６を
開、ダンパ１２、１４を閉にし、点線矢印に示す如く、
上階スラブ１に蓄熱した熱を天井吸い込み口９、天井チ
ャンバー４、空調機６、給気ダクト１１経て室５内に放
熱する。また、放熱不要時には、ダンパ１０、１２を
開、ダンパ１４、１６を閉にし、白抜き矢印に示す如
く、室５内のエアを吸気ダクト１３、空調機６、給気ダ
クト１１を経て循環させるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の躯体蓄熱式空調方式においては、昼間の高負荷時、
蓄熱分を放熱する空調運転時に、比較的低い温度の室内
空気を吸い込むため、負荷が最大となる時間に吸込温度
は高くならず、スラブ表面に対して温度差がつかないた
め、放熱効率が悪いという問題を有している。

【０００６】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であって、ローコストで躯体への蓄熱効率を増大させ、
電力負荷平準化に寄与することができる躯体蓄熱式空調
システムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのために、請求項１記
載の発明は、図１および図２に示すように、上下のスラ
ブ１、２間に形成された室５と、室の上部に形成された
天井チャンバ４と、天井チャンバの窓側に設けられた窓
上吸込口２２と、室の奥部に設けられた室内側還気口２
１および空調機２３と、天井３に設けられた複数の天井
吹出口２０と、前記空調機と天井吹出口または天井チャ
ンバの間を給気切換ダンパ２５ａ、２５ｂを介して接続
された給気ダクト２４と、前記空調機と室内側還気口ま
たは天井チャンバの間を還気切換ダンパ２９ａ、２９ｂ
を介して接続された還気ダクトと２８を備え、空調機に
よる空調エアを給気ダクト２４、天井チャンバ４および
還気ダクト２８を経て空調機に循環させる蓄熱モード
と、空調機による空調エアを給気ダクト２４、室５、室
内側還気口２１および還気ダクトを経て空調機に循環さ
せる蓄熱温存モードと、空調機による空調エアを給気ダ
クト２４、室５、窓上吸込口２２、天井チャンバ４およ
び還気ダクト２８を経て空調機に循環させる放熱モード
とを、前記給気切換ダンパおよび還気切換ダンパを選択
的に切り換えることにより行うことを特徴とし、また、
請求項２記載の発明は、図５に示すように、上下のスラ
ブ間１、２に形成された室５と、室の上部に形成された
天井チャンバ４と、室の下部に形成された二重床チャン
バ３６と、天井チャンバの窓側に設けられた窓上吸込口
２２と、室の奥部に設けられた室内側還気口２１および
空調機２３と、前記空調機と二重床チャンバまたは天井
チャンバの間を給気切換ダンパ２５ａ、２５ｂを介して
接続された給気ダクト２４、２４ａと、前記空調機と室
内側還気口または天井チャンバの間を還気切換ダンパ２
９ａ、２９ｂを介して接続された還気ダクト２８とを備
え、空調機による空調エアを給気ダクト２４、天井チャ
ンバ４および還気ダクト２８を経て空調機に循環させる
蓄熱モードと、空調機による空調エアを給気ダクト２
４、二重床チャンバ３６、室５、室内側還気口２１およ
び還気ダクトを経て空調機に循環させる蓄熱温存モード
と、空調機による空調エアを給気ダクト２４、二重床チ
ャンバ３６、室５、窓上吸込口２２、天井チャンバ４お
よび還気ダクト２８を経て空調機に循環させる放熱モー
ドとを、前記給気切換ダンパおよび還気切換ダンパを選
択的に切り換えることにより行うことを特徴とし、ま
た、請求項３記載の発明は、図３および図４に示すよう
に、上下のスラブ１、２間に形成された室５と、室の上
部に形成された天井チャンバ４と、天井チャンバの窓側
に設けられた開閉機構付き窓上吸込口３３と、天井に設
けられた複数の開閉機構付き還気口３２と、天井チャン
バ内に配設された空調機３１と、天井に設けられた複数
の天井吹出口２０と、前記空調機と天井吹出口または天
井チャンバの間を給気切換ダンパ２５ａ、２５ｂを介し
て接続された給気ダクト２４とを備え、空調機による空
調エアを給気ダクト２４および天井チャンバ４を経て空
調機に循環させる蓄熱モードと、空調機による空調エア
を給気ダクト２４、室５および開閉機構付き還気口３２
を経て空調機に循環させる蓄熱温存モードと、空調機に
よる空調エアを給気ダクト２４、室５、開閉機構付き窓
上吸込口３３および天井チャンバ４を経て空調機に循環
させる放熱モードとを、前記給気切換ダンパ、開閉機構
付き還気口および開閉機構付き窓上吸込口を選択的に切
り換えることにより行うことを特徴とする。なお、上記
構成に付加した番号は、本発明の理解を容易にするため
に図面と対比させるもので、これにより本発明が何ら限
定されるものではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１および図２は、本発明の躯体
蓄熱式空調システムの１実施形態を示し、図１（Ａ）は
模式的断面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の天井内の平
面図、図２は、本実施形態の運転モードを説明するため
の図である。

【０００９】図１において、天井スラブ１および床スラ
ブ２間には、天井３、天井チャンバ４および室５が形成
されている。天井３には、複数の天井吹出口２０が設け
られ、また、窓Ｗと反対側の室５の奥部に室内側還気口
２１が設けられ、さらに、天井チャンバ４の窓Ｗ側には
窓上吸込口２２が設けられ、また、室５の窓Ｗと反対側
のスラブ２上には、中央熱源式冷温水供給方式若しくは
冷暖房兼用のヒートポンプ式の空調機２３が設置されて
いる。

【００１０】天井チャンバ４内には、各天井吹出口２０
に第１の給気切換ダンパ２５ａを介して接続された給気
ダクト２４が配設され、給気ダクト２４の上方には、複
数の第２の給気切換ダンパ２５ｂおよびスラブ吹付ノズ
ル２６がダクトにて接続されている。また、天井チャン
バ４の空調機２３側には、天井内還気口２７が設けら
れ、室内側還気口２１は、第１の還気切換ダンパ２９ａ
を介して還気ダクト２８により空調機２３の吸込側に接
続され、天井内還気口２７は、第２の還気切換ダンパ２
９ｂを介して還気ダクト２８により空調機２３の吸込側
に接続されている。

【００１１】上記構成からなる本実施形態の動作を図２
と共に説明する。図２（Ａ）は、夜間等における蓄熱モ
ード運転を示し、第１の給気切換ダンパ２５ａおよび第
１の還気切換ダンパ２９ａを閉じ、第２の給気切換ダン
パ２５ｂおよび第２の還気切換ダンパ２９ｂを開き、空
調機２３から冷（温）風を給気ダクト２４、スラブ吹付
ノズル２６から上階スラブ１に吹き付けスラブに蓄熱さ
せ、天井チャンバ４、天井内還気口２７を経て空調機２
３に至る経路を循環させる。

【００１２】図１は、蓄熱分を放熱する空調モード運転
を示し、第２の給気切換ダンパ２５ｂおよび第１の還気
切換ダンパ２９ａを閉じ、第１の給気切換ダンパ２５ａ
および第２の還気切換ダンパ２９ｂを開き、空調機２３
から冷（温）風を給気ダクト２４、天井吹出口２０から
室５内に吹き出す。室５を空調したエアは、窓上吸込口
２２から天井チャンバ４に給気され、ここで上階スラブ
１にて夜間蓄熱された熱を吸熱し、天井内還気口２７を
経て空調機２３に至る経路を循環させ、空調機にて最終
吹出温度まで冷却（加熱）されて再び室内に給気され
る。建物負荷と日射負荷は連動しているため、窓上吸込
の場合、負荷が最大となる時間に吸込温度は最大とな
り、スラブ表面に対しても温度差がつくため、従来の室
温に近い還気温度よりも大幅な放熱効果が生じる。な
お、蓄熱効率を更に向上させるためにスラブ１、２の上
面に断熱材を設置してもよい。

【００１３】図２（Ｂ）は蓄熱分を放熱しない（温存）
空調モード運転を示し、第２の給気切換ダンパ２５ｂお
よび第２の還気切換ダンパ２９ｂを閉じ、第１の給気切
換ダンパ２５ａおよび第１の還気切換ダンパ２９ａを開
き、空調機２３から冷（温）風を給気ダクト２４、天井
吹出口２０から室５内に吹き出し、室５を空調したエア
は、室内側還気口２１から空調機２３に至る経路を循環
させる。

【００１４】図３および図４は、本発明の他の実施形態
を示し、図３（Ａ）は模式的断面図、図３（Ｂ）は、図
３（Ａ）の天井内の平面図、図４は、本実施形態の運転
モードを説明するための図である。なお、以下の説明に
おいて上記実施形態と同一の構成については同一番号を
付して説明を省略する。本実施形態においては、パッケ
ージ型の空調機（ＰＡＣ）３１を天井チャンバ４内に複
数設置した例を示している。

【００１５】各空調機３１の吹出側には、図１の実施形
態と同様に、第１の給気切換ダンパ２５ａおよび天井吹
出口２０と、第２の給気切換ダンパ２５ｂおよびスラブ
吹付ノズル２６が接続され、また、各空調機３１の吸込
側には吸込口３０が設けられている。そして、天井３に
は、開閉機構付き還気口３２、開閉機構付き窓上吸込口
３３が設けられている。

【００１６】上記構成からなる本実施形態の動作を図４
と共に説明する。図４（Ａ）は、夜間等における蓄熱モ
ード運転を示し、第１の給気切換ダンパ２５ａ、開閉機
構付き還気口３２および開閉機構付き窓上吸込口３３を
閉じ、第２の給気切換ダンパ２５ｂを開き、各空調機３
１から冷（温）風をスラブ吹付ノズル２６から上階スラ
ブ１に吹き付けスラブに蓄熱させ、天井チャンバ４、吸
込口３０を経て空調機３１に至る経路を循環させる。

【００１７】図３は、蓄熱分を放熱する空調モード運転
を示し、第２の給気切換ダンパ２５ｂおよび開閉機構付
き還気口３２を閉じ、第１の給気切換ダンパ２５ａおよ
び開閉機構付き窓上吸込口３３を開き、空調機３１から
冷（温）風を天井吹出口２０から室５内に吹き出す。室
５を空調したエアは、窓上吸込口３３から天井チャンバ
４に給気され、ここで上階スラブ１にて夜間蓄熱された
熱を吸熱し、吸込口３０を経て空調機３１に至る経路を
循環させ、空調機にて最終吹出温度まで冷却（加熱）さ
れて再び室内に給気される。建物負荷と日射負荷は連動
しているため、窓上吸込の場合、負荷が最大となる時間
に吸込温度は最大となり、スラブ表面に対しても温度差
がつくため、従来の室温に近い還気温度よりも大幅な放
熱効果が生じる。

【００１８】図４（Ｂ）は蓄熱分を放熱しない（温存）
空調モード運転を示し、第２の給気切換ダンパ２５ｂお
よび開閉機構付き窓上吸込口３３を閉じ、第１の給気切
換ダンパ２５ａおよび開閉機構付き還気口３２を開き、
空調機３１から冷（温）風を天井吹出口２０から室５内
に吹き出し、室５を空調したエアは、還気口３２から空
調機３１の吸込口３１に至る経路を循環させる。

【００１９】図５は、本発明の他の実施形態を示す模式
的断面図である。本実施形態は、床吹出空調システムに
採用した例を示し、室５の下部にＯＡフロアとなる低床
の二重床３５が形成され、二重床３５と床スラブ２との
間に二重床チャンバ３６が形成されている。そして、給
気ダクト２４から分岐する分岐ダクト２４ａが第１の給
気切換ダンパ２５ａを介して二重床チャンバ３６に接続
されている。そして、室５のインテリアゾーン側では多
数の吹出孔から緩やかに給気され、窓側ゾーンでは吹出
口３７から比較的多めの給気が行われる。本実施形態に
おいては、室内への給気ダクト２４ａと蓄熱用の給気ダ
クト２４が別個に配設されているため、第２の給気切換
ダンパ２５ｂは給気ダクト２４の根元に一つ設ければよ
い。その他の構成は図１の実施形態と同様であるので説
明を省略する。

【００２０】上記構成からなる本実施形態の動作を説明
する。図５（Ｂ）は、夜間等における蓄熱モード運転を
示し、第１の給気切換ダンパ２５ａおよび第１の還気切
換ダンパ２９ａを閉じ、第２の給気切換ダンパ２５ｂお
よび第２の還気切換ダンパ２９ｂを開き、空調機２３か
ら冷（温）風を給気ダクト２４、スラブ吹付ノズル２６
から上階スラブ１に吹き付けスラブに蓄熱させ、天井チ
ャンバ４、天井内還気口２７を経て空調機２３に至る経
路を循環させる。

【００２１】図５（Ａ）は、蓄熱分を放熱する空調モー
ド運転を示し、第２の給気切換ダンパ２５ｂおよび第１
の還気切換ダンパ２９ａを閉じ、第１の給気切換ダンパ
２５ａおよび第２の還気切換ダンパ２９ｂを開き、空調
機２３から冷（温）風を給気ダクト２４ａ、二重床チャ
ンバ３６から室５内に吹き出す。室５を空調したエア
は、窓上吸込口２２から天井チャンバ４に給気され、こ
こで上階スラブ１にて夜間蓄熱された熱を吸熱し、天井
内還気口２７を経て空調機２３に至る経路を循環させ、
空調機にて最終吹出温度まで冷却（加熱）されて再び室
内に給気される。建物負荷と日射負荷は連動しているた
め、窓上吸込の場合、負荷が最大となる時間に吸込温度
は最大となり、スラブ表面に対しても温度差がつくた
め、従来の室温に近い還気温度よりも大幅な放熱効果が
生じる。なお、蓄熱効率を更に向上させるためにスラブ
１、２の上面に断熱材を設置してもよい。

【００２２】図５（Ｃ）は蓄熱分を放熱しない空調モー
ド運転を示し、第２の給気切換ダンパ２５ｂおよび第２
の還気切換ダンパ２９ｂを閉じ、第１の給気切換ダンパ
２５ａおよび第１の還気切換ダンパ２９ａを開き、空調
機２３から冷（温）風を給気ダクト２４、二重床チャン
バ３６から室５内に吹き出し、室５を空調したエアは、
室内側還気口２１から空調機２３に至る経路を循環させ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、放熱を必要としない時間帯には、レタン空気
を室内を経由して還気するため、スラブに蓄熱された熱
は、天井板と天井裏空気および床カーペットの断熱効果
により温存させることができる。また、温存した蓄熱エ
ネルギーは、最も電力負荷平準化に寄与する時間帯（す
なわち最大負荷の時間帯：１３時〜１６時）に窓上吸込
みにより最も温度差がつき、放熱量を従来より増加させ
ることが可能となる。さらに、蓄熱時はスラブ冷却用に
外気を用いることにより、一定温度までスラブを冷却す
ることにより熱源エネルギーの低減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の躯体蓄熱式空調システムの１実施形態
を示し、図１（Ａ）は模式的断面図、図１（Ｂ）は、図
１（Ａ）の天井内の平面図である。

【図２】図１の実施形態の運転モードを説明するための
図である。

【図３】本発明の他の実施形態を示し、図３（Ａ）は模
式的断面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の天井内の平面
図である。

【図４】図４３の実施形態の運転モードを説明するため
の図である。

【図５】本発明の他の実施形態を示す模式的断面図であ
る。

【図６】従来の躯体蓄熱式空調方式を示し、図（Ａ）は
模式的断面図、図（Ｂ）は、図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿っ
て矢印方向に見た断面図である。

【符号の説明】

１、２…スラブ ３…天井 ４…天井チャンバ ５…室 ２０…天井吹出口 ２１…室内側還気口 ２２…窓上吸込口 ２３、３１…空調機 ２４…給気ダクト ２５ａ、２５ｂ…給気切換ダンパ ２８…還気ダクト ２９ａ、２９ｂ…還気切換ダンパ ３６…二重床チャンバ ３２…開閉機構付き還気口 ３３…開閉機構付き窓上吸込口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川島 実 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 BH07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下のスラブ間に形成された室と、室の上
   部に形成された天井チャンバと、天井チャンバの窓側に
   設けられた窓上吸込口と、室の奥部に設けられた室内側
   還気口および空調機と、天井に設けられた複数の天井吹
   出口と、前記空調機と天井吹出口または天井チャンバの
   間を給気切換ダンパを介して接続された給気ダクトと、
   前記空調機と室内側還気口または天井チャンバの間を還
   気切換ダンパを介して接続された還気ダクトとを備え、 空調機による空調エアを給気ダクト、天井チャンバおよ
   び還気ダクトを経て空調機に循環させる蓄熱モードと、 空調機による空調エアを給気ダクト、室、室内側還気口
   および還気ダクトを経て空調機に循環させる蓄熱温存モ
   ードと、 空調機による空調エアを給気ダクト、室、窓上吸込口、
   天井チャンバおよび還気ダクトを経て空調機に循環させ
   る放熱モードとを、 前記給気切換ダンパおよび還気切換ダンパを選択的に切
   り換えることにより行うことを特徴とする躯体蓄熱式空
   調システム。
2. 【請求項２】上下のスラブ間に形成された室と、室の上
   部に形成された天井チャンバと、室の下部に形成された
   二重床チャンバと、天井チャンバの窓側に設けられた窓
   上吸込口と、室の奥部に設けられた室内側還気口および
   空調機と、前記空調機と二重床チャンバまたは天井チャ
   ンバの間を給気切換ダンパを介して接続された給気ダク
   トと、前記空調機と室内側還気口または天井チャンバの
   間を還気切換ダンパを介して接続された還気ダクトとを
   備え、 空調機による空調エアを給気ダクト、天井チャンバおよ
   び還気ダクトを経て空調機に循環させる蓄熱モードと、 空調機による空調エアを給気ダクト、二重床チャンバ、
   室、室内側還気口および還気ダクトを経て空調機に循環
   させる蓄熱温存モードと、 空調機による空調エアを給気ダクト、二重床チャンバ、
   室、窓上吸込口、天井チャンバおよび還気ダクトを経て
   空調機に循環させる放熱モードとを、 前記給気切換ダンパおよび還気切換ダンパを選択的に切
   り換えることにより行うことを特徴とする躯体蓄熱式空
   調システム。
3. 【請求項３】上下のスラブ間に形成された室と、室の上
   部に形成された天井チャンバと、天井チャンバの窓側に
   設けられた開閉機構付き窓上吸込口と、天井に設けられ
   た複数の開閉機構付き還気口と、天井チャンバ内に配設
   された空調機と、天井に設けられた複数の天井吹出口
   と、前記空調機と天井吹出口または天井チャンバの間を
   給気切換ダンパを介して接続された給気ダクトとを備
   え、 空調機による空調エアを給気ダクトおよび天井チャンバ
   を経て空調機に循環させる蓄熱モードと、 空調機による空調エアを給気ダクト、室および開閉機構
   付き還気口を経て空調機に循環させる蓄熱温存モード
   と、 空調機による空調エアを給気ダクト、室、開閉機構付き
   窓上吸込口および天井チャンバを経て空調機に循環させ
   る放熱モードとを、 前記給気切換ダンパ、開閉機構付き還気口および開閉機
   構付き窓上吸込口を選択的に切り換えることにより行う
   ことを特徴とする躯体蓄熱式空調システム。
4. 【請求項４】上記スラブの上面に断熱材を設けたことを
   特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の躯体蓄
   熱式空調システム。