JP2003185373A - 潜熱蓄熱材を用いた全面床吹出空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蓄熱量を増加させるとともに放熱を必要とする
時に任意に取り出せるようにする。 【解決手段】床スラブ１上に敷設され、多数の吹出孔２
ａが形成された二重床２と、床スラブと二重床の間に形
成された給気チャンバ３と、二重床の下面に配設され
た、通気性が高く空気と直接熱交換が可能な潜熱蓄熱材
１７と、給気チャンバに接続された空調機とを備えた構
成。

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
建物に二重床を敷設し、二重床の全面から室内に空調空
気を吹き出す空調方式の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建物の床スラブ上に二重床を構築
し、二重床内にＯＡ機器用の配線を収納する所謂ＯＡフ
ロアが広く採用され、この二重床を利用して二重床の全
面から室内に空調空気を吹き出す全面床吹出空調システ
ムが広く知られている。この方式において、夜間等にお
いて躯体である床スラブに蓄熱しておき、蓄熱された熱
を昼間の高負荷時に放熱する方式がある。

【０００３】この躯体蓄熱方式を図６により説明する
と、床スラブ１上には、多数の吹出孔が形成された二重
床２が敷設され、床スラブ１と二重床２の間には給気チ
ャンバ３が形成されている。この給気チャンバ３には給
気ダクト４、空調機５および外気吸入ダクト６が接続さ
れている。また、天井スラブ７と多数の排気孔が形成さ
れた天井ボード９との間には、排気チャンバ１０が形成
され排気チャンバ１０は排気ダクト１１に接続されてい
る。外気吸入ダクト６と排気ダクト１１の間には切替ダ
ンパ１２を介してバイパスダクト１３が接続され、切替
ダンパ１２は、還気ダクト１４を介して給気チャンバ３
に接続されている。

【０００４】蓄熱運転時には、図６（Ａ）に示すよう
に、切替ダンパ１２を切り替えて、空調機５により空調
された空気を給気チャンバ３内に給気し、還気ダクト１
４、バイパスダクト１３を経て空調機５に還流させて床
スラブ１に蓄熱させる。放熱運転時には、図６（Ｂ）に
示すように、空調機５により空調された空気を給気チャ
ンバ３内に給気し、このとき床スラブ１に蓄熱された熱
が放熱され、空気は二重床２の吹出孔から室内に流れ、
さらに天井ボード９の排気孔を経て排気チャンバ１０に
流れ、排気ダクト１１から排気される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の躯体蓄熱方式においては、蓄熱量が蓄熱必要量の半
分程度しか得られず、また、放熱が成り行きとなるた
め、放熱を必要とする時刻（例えば、ピーク時間調整契
約時間帯の１３時〜１６時）に任意に取り出すことがで
きないという問題を有している。そのため、現状では、
水・氷蓄熱の組み合わせが電力会社により義務付けられ
ている。

【０００６】一方、躯体蓄熱のみの観点から見ると、例
えば特許第３２２６０９３号に示すように、スラブ躯体
内に空気通路を形成しこの空気通路内に、常温レベルで
相変化する潜熱蓄熱材を設ける方式が提案されている
が、構造が複雑であるとともに施工性も悪く、かつ空気
との熱交換性能に劣るという問題を有している。

【０００７】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であって、蓄熱量を増加させるとともに放熱を必要とす
る時に任意に取り出すことができる潜熱蓄熱材を用いた
全面床吹出空調システムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の潜
熱蓄熱材を用いた全面床吹出空調システムは、床スラブ
上に敷設され、多数の吹出孔が形成された二重床と、床
スラブと二重床の間に形成された給気チャンバと、二重
床の下面に配設された、通気性が高く空気と直接熱交換
が可能な潜熱蓄熱材と、給気チャンバに接続された空調
機とを備えたことを特徴とする。

【０００９】

【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〜図５は、本発明の潜熱蓄熱
材を用いた全面床吹出空調システムの１実施形態を示
し、図１は二重床付近の断面図である。

【００１０】図１において、床スラブ１上には、多数の
吹出孔２ａが形成された二重床２が支持部材１５を介し
て敷設され、床スラブ１と二重床２の間には給気チャン
バ３が形成されている。また、二重床２上には通気性カ
ーペット１６が敷設されている。そして、二重床２の下
面全面、或いは一部に、通気性が高く空気と直接熱交換
が可能な潜熱蓄熱材１７が厚さ数ｍｍ〜数十ｍｍで配設
されている。

【００１１】この潜熱蓄熱材１７は、セラミックスや発
泡ビーズなどの粒状多孔質体に潜熱蓄熱材料を含浸させ
担持させたもので、潜熱蓄熱材料としては、パラフィン
などの芳香族化合物や硫酸ナトリウム１０水塩などの無
機含水塩を通常質量分率で３０〜５０の含有率を有して
いる。なお、潜熱蓄熱材料を高分子吸着剤などの網目状
分子に封じ込めたものを採用してもよいし、スポンジフ
ィルタなどに潜熱蓄熱材料を担持させたものを採用して
もよい。

【００１２】潜熱蓄熱材１７による蓄熱量は、パラフィ
ン４０％含浸（かさ密度７８０ｋｇ／ｍ³の場合、潜熱
４３．７Ｊ／ｇ）の場合、厚さ３０ｍｍ設置すると１０
２２ｋＪ／ｍ²となり、これは従来の躯体蓄熱を５時間
行った蓄熱量１０６８ｋＪ／ｍ²に匹敵し、蓄熱量が倍
増する。代表的なインテリア部（照明２０Ｗ／ｍ²、機
器発熱２５Ｗ／ｍ²、人員０．２人／ｍ²、外気導入量５
ｍ³／ｍ²程度）の条件では６時間程度の放熱効果が期待
できる。

【００１３】図２ないし図５は、空気の流れを示す模式
的断面図であり、図２〜図４は、蓄熱運転時の、図５は
放熱運転時の空気の流れを示している。本発明における
空気の流れは、図６で説明した全面床吹出空調システム
で躯体蓄熱を行うときと基本的には同じで特別な装置、
設備を必要としない。

【００１４】図２〜図５には、図１で説明した床スラブ
１、二重床２、給気チャンバ３および潜熱蓄熱材１７が
示され、給気チャンバ３には給気ダクト４、空調機５お
よび外気吸入ダクト６が接続されている。また、天井ス
ラブ７と多数の排気孔が形成された天井ボード９との間
には、排気チャンバ１０が形成され排気チャンバ１０は
排気ダクト１１に接続されている。外気吸入ダクト６と
排気ダクト１１の間には切替ダンパ１２を介してバイパ
スダクト１３が接続され、切替ダンパ１２は、還気ダク
ト１４を介して給気チャンバ３に接続されている。

【００１５】夜間等の蓄熱運転時には、図２に示すよう
に、切替ダンパ１２を切り替えて、空調機５により空調
された空気を給気ダクト４を経て給気チャンバ３内に給
気し、還気ダクト１４、バイパスダクト１３を経て空調
機５に還流させて床スラブ１および潜熱蓄熱材１７に蓄
熱させる。蓄熱時に相変化温度以下の温度で給気チャン
バ３内に吹き込まれた空気は、潜熱蓄熱材料の間を自由
に通り、潜熱蓄熱材料と熱交換を行い、相変化すること
により蓄熱を行う。

【００１６】なお、図３に示すように、切替ダンパ１２
を切り替えて、空調機５により空調された空気を給気ダ
クト４を経て給気チャンバ３内に給気し、潜熱蓄熱材料
１７、二重床２、排気チャンバ１０、排気ダクト１１、
バイパスダクト１３を経て空調機５に還流させるように
してもよい。この場合には室内の什器１９などへの蓄熱
も可能となる。

【００１７】また、外気温度が低い場合は図４に示すよ
うに、切替ダンパ１２を切り替えて、外気吸入ダクト
６、空調機５、給気ダクト４、給気チャンバ３内に給気
し、潜熱蓄熱材料１７、二重床２、排気チャンバ１０、
排気ダクト１１から外気に排気させるようにしてもよ
い。この場合には、冷房時で外気温度が低いときに低温
外気を導入し、空調機５の冷房機能を停止、或いは併用
して蓄熱を行う省エネルギー運転が可能となる。

【００１８】昼間等の放熱運転時には、図５に示すよう
に、切替ダンパ１２を切り替えて、空調機５により空調
された空気を給気ダクト４を経て給気チャンバ３内に給
気し、このとき床スラブ１および潜熱蓄熱材１７に蓄熱
された熱が放熱され、空気は二重床２の吹出孔から室内
に流れ、さらに天井ボード９の排気孔を経て排気チャン
バ１０に流れ、排気ダクト１１からバイパスダクト１３
を経て空調機５に循環され一部は外気に排気される。

【００１９】図１に示すように、二重床２に形成された
多数の吹出孔２ａを空気が通過するため、潜熱蓄熱材１
７の内部を空気が自由に通り抜け放熱が行われる。その
際、相変化時は一定温度で放熱するため、吹出温度が均
一に保たれる。また、空気と直接熱交換を行うので常に
高い熱伝達特性を発揮することができ、毎秒数ｍｍ〜１
０数ｍｍという低風速であっても、数ｍｍ〜数１０ｍｍ
の厚さの潜熱蓄熱材層を通過させることにより、床面か
らの吹出温度は、潜熱蓄熱材の相変化中であれば融点と
ほぼ同じの温度に保たれ、穏やかで穏和な空調が行われ
る。

【００２０】

【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、蓄熱量が増加し、水・氷などの蓄熱槽を削減
或いは不要にすることができるとともに、放熱を必要と
する時刻まで蓄熱量を保存しておくことが可能となる。
また、従来の躯体蓄熱と比べ、室内にもれる冷気が潜熱
蓄熱材により吸熱されるため、蓄熱時の室温低下を緩和
することができる。また、空調放熱時、空調機の給気温
度にかかわらず、室内へ一定温度で給気する安定した空
調が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全面床吹出空調システムの１実施形態
を示し二重床付近の断面図である。

【図２】本発明の全面床吹出空調システムの１実施形態
を示し、蓄熱運転時の空気の流れを示す模式的断面図で
ある。

【図３】図２の他の方式の蓄熱運転時の空気の流れを示
す模式的断面図である。

【図４】図２の他の方式の蓄熱運転時の空気の流れを示
す模式的断面図である。

【図５】図２における放熱運転時の空気の流れを示す模
式的断面図である。

【図６】従来の全面床吹出空調システムの例を示す模式
的断面図である。

【符号の説明】

１…床スラブ ２…二重床 ２ａ…吹出孔 ３…給気チャンバ ５…空調機 １７…潜熱蓄熱材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 持田 徹 北海道札幌市豊平区福住３−２−１−15− 302 (72)発明者 嶋倉一實 北海道札幌市西区発寒２−１−２−１ (72)発明者 武田清香 北海道札幌市南区真駒内南町５−４−３ (72)発明者 中村卓司 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） 3L080 AC01 AC02 AD04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】床スラブ上に敷設され、多数の吹出孔が形
   成された二重床と、床スラブと二重床の間に形成された
   給気チャンバと、二重床の下面に配設された、通気性が
   高く空気と直接熱交換が可能な潜熱蓄熱材と、給気チャ
   ンバに接続された空調機とを備えたことを特徴とする潜
   熱蓄熱材を用いた全面床吹出空調システム。
2. 【請求項２】蓄熱運転時に空気を空調機と給気チャンバ
   との間で循環させることを特徴とする請求項１記載の潜
   熱蓄熱材を用いた全面床吹出空調システム。