JP2007017066A

JP2007017066A - 蓄熱空調システム

Info

Publication number: JP2007017066A
Application number: JP2005198314A
Authority: JP
Inventors: Minoru Fukuda; 稔福田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】冷暖房時の室内上下温度差を軽減するとともに、暖房時の過乾燥を防止できる蓄熱空調システムを提供することを目的とする。
【解決手段】建築躯体５と床３との間に設けられた空間部４に連通するように居室１内を縦方向に貫通する連通ダクト７と、この連通ダクト７と居室１内を連通するダクト給気口８Ａ、８Ｂとを備え、ダクト給気口８Ａ、８Ｂは、連通ダクト７の上または下に設けられるとともに、ダンパー９Ａ、９Ｂを備え、連通ダクト７と空間部４とを連通する接続部１０に送風ファン１１と加湿ユニット１２とを配設する構成とすることにより、室内上下温度差を軽減できるとともに、暖房時の過乾燥を防止できる蓄熱空調システムが得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、夜間に熱源機を運転して建築躯体に熱を蓄え、昼間に放熱して空調を行なう蓄熱空調システムに関する。

従来、この種の蓄熱空調システムの一例として、躯体蓄熱式輻射冷暖房・換気・給湯装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

以下、その蓄熱空調システムについて、図６を参照しながら説明する。

図に示すように、床下には断熱材１０１と床コンクリート１０２を設け、床コンクリート１０２内にはダクト１０３が配設され、ダクト１０３にはヒートポンプ１０４と接続された蓄熱用熱交換器１０５を設け、ヒートポンプ１０４は天井裏に設けた送風用熱交換器１０６と熱交換式換気扇１０７に接続されるとともに、貯湯槽１０８に接続され、蓄熱用熱交換器１０５により蓄熱された床コンクリート１０２の熱を室内に輻射していた。

また、この種のシステムの一例として、蓄熱空調システムが知られている（たとえば、特許文献２参照）。

以下、その蓄熱空調システムについて、図７を参照しながら説明する。

図に示すように、床下に、蓄熱可能な建築躯体１１１と床１１２との間に空間部１１３を備え、建物上部に配設された空調機１１４と空間部１１３とを連通するように室内を縦方向に貫通する連通ダクト１１５と、この連通ダクト１１５に連通するダクト給気口１１６を各居室１１０に設け、床下の空間部１１３で蓄熱した熱を連通ダクト１１５を介し、このダクト給気口１１６より居室に供給していた。
特開平１０―２５３０９７号公報（〜［００１６］、図１）特開２００５―１４０４４６号公報（〜［００５２］、図３）

このような従来の躯体蓄熱式輻射冷暖房・換気・給湯装置は、蓄熱した熱を床コンクリートの輻射によって、居室内に伝えるため、冷房時の伝熱効果は、足元のみにとどまり、また、高気密高断熱住宅にみられる暖房時の過乾燥という課題があった。

また、従来の蓄熱システムは、連通ダクトを利用した通風で居室に蓄熱された熱を搬送するが、冷房時と暖房時で気流の方向を変えられない課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、冷房時の居室内の上下温度差を解消、および、暖房時の過乾燥を解消した蓄熱空調システムを提供することを目的としている。

本発明の蓄熱空調システムは上記目的を達成するために、床下の建築躯体に埋設される蓄熱用配管と、この蓄熱配管に接続される熱源機と、居室内に単独で設けられるエアコンと、前記建築躯体と床との間に設けられた空間部と、この空間部に連通するように前記居室内を縦方向に貫通する連通ダクトと、この連通ダクトと前記居室内を連通するダクト給気口とを備え、前記ダクト給気口は、前記連通ダクトの上下に設けられるとともに、ダンパーを備え、前記連通ダクトと前記空間部とを連通する接続部に送風ファンと加湿ユニットとを配設する構成としたものである。

また、他の手段は、送風ファンの風量を調節することにより加湿量を制御する構成としたものである。

また、他の手段は、ダクト給気口を１居室あたり１個とし、前記ダクト給気口に風向調整板を備えたものである。

また、他の手段は、風向調整板は上方あるいは下方に吹き出し方向を可変としたものである。

また、他の手段は、連通ダクトと空間部とを連通する接続部に、熱源機に接続される補助ユニットを配設したものである。

また、他の手段は、補助ユニットに、給水量を調整することにより、冷暖房立ち上げ時の能力補助運転と加湿運転時の加湿量を制御する流量弁を設けたものである。

また、他の手段は、熱源機に燃料電池システムを使用し、給湯による蓄熱暖房と発電した電気を加湿ユニットに供給する構成としたものである。

また、他の手段は、燃料電池により発生した熱で生じた温水を給湯タンクに蓄える構成としたものである。

また、他の手段は、燃料電池の発生した電気を送風ファンの駆動電源とする構成としたものである。

本発明によれば、冷房時には冷気を居室上方から、暖房時は暖気を居室下方から給気でき、室内上下の温度差を軽減できるとともに、暖房時の過乾燥を防止できる蓄熱空調システムを提供できる。

また、暖房運転の乾燥時に加湿能力を可変できる蓄熱空調システムを提供できる。

また、エアコンの冷暖房負荷を蓄熱でサポートするので、エアコンの運転時間を抑制し、省エネに貢献できる蓄熱空調システムを提供できる。

また、補助ユニットにより、冷暖房時の立ち上がりの補助冷暖房や加湿時の予熱補助で、加湿量を増大できる。

本発明の請求項１記載の蓄熱空調システムは、建築躯体と床との間に設けられた空間部に連通するように室内を縦方向に貫通する連通ダクトと、この連通ダクトと居室内を連通するダクト給気口とを備え、前記ダクト給気口は、前記連通ダクトの上下に設けられるとともに、ダンパーを備え、前記連通ダクトと前記空間部とを連通する接続部に送風ファンと加湿ユニットとを配設する構成としたものであり、冷房時には冷気を居室上方から、暖房時は暖気を居室下方から給気でき、室内上下の温度差を軽減できるとともに、暖房運転の乾燥時に加湿することができる。

また、請求項２記載の蓄熱空調システムは、送風ファンの風量を調節することにより加湿量を制御する構成としたものであり、加湿量を制御できる。

また、請求項３記載の蓄熱空調システムは、ダクト給気口を１居室あたり１個とし、前記ダクト給気口に風向調整板を備えたものであり、冷房時には下向きに、暖房時は上向きに風向を調整することにより、室内の上下温度差を軽減できる。

また、請求項５記載の蓄熱空調システムは、連通ダクトと空間部とを連通する接続部に、熱源機に接続される補助ユニットを配設したものであり、冷暖房時の立ち上がり時の補助冷暖房や加湿時の予熱補助で加湿量を増大できる。

また、請求項６記載の蓄熱空調システムは、補助ユニットに、給水量を調整することにより、冷暖房立ち上げ時の能力補助運転と加湿運転時の加湿量を制御する流量弁を設けたものであり、冷暖房立ち上げ時の能力補助運転と加湿運転時の加湿量が制御できる。

また、請求項７記載の蓄熱空調システムは、熱源機に燃料電池システムを使用し、給湯による蓄熱暖房と発電した電気を加湿ユニットに供給する構成としたものであり、燃料電池システムが熱源と電源を兼ねることとなる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、複数の居室１を設けた建物２の床３の下方に空間部４を設け、床下の基礎やコンクリートスラブ等からなる建築躯体５に蓄熱用配管６を埋設し、蓄熱用配管６には、ヒートポンプチラー等の熱源機１５を接続する。空間部４と連通するように居室１を縦方向に貫通する連通ダクト７を設け、連通ダクト７には、居室１と連通するように２個のダクト給気口８Ａ、８Ｂを居室１の上方側と下方側に配置している。そして、ダクト給気口８Ａ、８Ｂは、それぞれ開閉可能なダンパー９Ａ、９Ｂを備えている。また、連通ダクト７と空間部４の間の接続部１０には、送風ファン１１と滴下気化式等の加湿ユニット１２を備えている。また、居室１には単独運転可能なエアコン１３と、床３には居室１と空間部４を連通する通気口１４を設けている。

上記構成において、夜間の深夜電力を使い、熱源機１５を運転し、熱源機１５で生成された冷水あるいは温水を蓄熱用配管６を介して、建築躯体５に送り、建築躯体５と空間部４に蓄熱する。昼間には、接続部１０内の送風ファン１１を運転して、空間部４に蓄熱（蓄冷）された空気を連通ダクト７に送り出し、ダクト給気口８Ａあるいは８Ｂより居室１に給気される。給気された空気の一部は、通気口１４を通って、空間部４にもどり、送風ファン１１が運転している時間は循環する。

そして、冷房運転時は、空間部４に蓄冷された冷気は、送風ファン１１を運転すると、連通ダクト７に送られ、上方のダクト給気口８Ａのダンパー９Ａを開くことにより、居室１に室内上方より冷気が給気される。また、暖房運転時は、空間部４に蓄熱された暖気は、送風ファン１１を運転すると、連通ダクト７に送られ、下方のダクト給気口８Ｂのダンパー９Ｂを開くことにより、居室１に下方より暖気が給気される。

このように本発明の実施の形態１の蓄熱空調システムの加湿装置によれば、連通ダクト７に設けたダクト給気口８Ａ、８Ｂのダンパー９Ａ、９Ｂを開閉することにより、冷房時季は、居室１上方から冷気を、暖房時季は、居室１下方から暖気を給気することが可能となり、空気の自然対流により、室内上下温度差を軽減することができる。

また、接続部１０内の滴下気化式の加湿ユニット１２を運転することにより、暖房で暖まる以前の空気より蓄熱予熱された空気が温度上昇ととも空気中の保有水量が増加し、加湿ユニット１２の加湿量を増やすことができる。

また、接続部１０内の送風ファン１１の回転数を可変することにより、加湿ユニット１２の通過風量を制御でき、居室１に給気される加湿量を制御することができる。

なお、本実施の形態において、加湿ユニット１２として滴下気化式のものを設けたが、気化式であれば遠心微細化式としてもよい。

（実施の形態２）
図２において実施の形態１と異なるところは、実施の形態１において連通ダクト７に設けた２個のダクト給気口８Ａ、８Ｂを、１個のダクト給気口２１にした点である。図２において、図１と同一の構成要素については同じ符号を付して、その説明を省略する。

図３に示すように、ダクト給気口２１は、内部に風向調整板２２を備えている。風向調整板２２は、図３（ａ）のように上方へ、あるいは、図３（ｂ）のように、下方へ給気の吹き出し方向を可変することができる。これにより、実施の形態１と同様に、冷房時季は室内上方から冷気を、暖房時季は室内下方から暖気を給気することが可能となり、室内の温度むらを抑制することができる。

（実施の形態３）
図４において実施の形態１との相違点は、実施の形態１において接続部１０内に加湿ユニット１２に加え、補助ユニット３１を備えた点である。図４において、図１と同一の構成要素については同じ符号を付して、その説明を省略する。

図４に示すように、補助ユニット３１は、接続配管３２によりヒートポンプチラー等の熱源機１５に接続されている。接続配管３２には、熱源機１５からの冷温水の水量を制御できる流量弁３３を備えている。

このような本発明の実施の形態３の蓄熱空調システムによれば、エアコン１３の立ち上がり時、あるいは、夜間の蓄熱量が少なかった場合などに熱源機１５を運転し、その出力を補助ユニット３１に供給し、たとえば冷房時に補助ユニット３１を冷やし、送風ファン１１により冷気を連通ダクト７を介して、ダクト給気口８Ａより居室１に給気し、速冷を可能にする。また、暖房時には冷房時同様、速暖を可能にするとともに、加湿ユニット１２を連動することにより、加湿ユニット１２は補助ユニット３１で予熱された暖かい空気に水分をのせるので、加湿量の多い給気を居室１に吹き出すことができる。また、流量弁３３は熱源機１５から補助ユニット３１に供給する水量を調節できるので、速暖、速冷対応への補助冷暖房能力を制御できるとともに、加湿ユニット１２連動時の加湿量も調整できる。

（実施の形態４）
図５において実施の形態１との相違点は、実施の形態１における熱源機１５をヒートポンプチラ−から燃料電池システム４１に置き換えた点である。図４において、図１と同一の構成要素については同じ符号を付して、その説明を省略する。

図５に示すように、燃料電池システム４１は、給湯タンク４２を備え、発生した熱で生じた温水を給湯タンク４２に蓄えている。給湯タンク４２の温水は、蓄熱用配管６で建築躯体５内を流れ、蓄熱される。また、燃料電池システム４１は電源線４３により加湿ユニット１２に接続されている。

そして、燃料電池システム４１は給湯と同時に発電するので、発生した電気は加湿ユニット１２の電源線４３を介して、電源として供給される。

また、燃料電池システム４１の発電分を加湿ユニット１２の電源として利用したが、送風ファン１１の駆動電源など他の用途に利用してもよい。

本発明の蓄熱空調システムは、室内上下の温度差を軽減でき、過乾燥を防止できるという効果を奏し、建物全体を快適に換気するシステムとして有用である。

本発明の実施の形態１の蓄熱空調システムを示す概略構成図本発明の実施の形態２の蓄熱空調システムを示す概略図同蓄熱空調システムのダクト給気口の詳細図本発明の実施の形態３の蓄熱空調システムを示す概略構成図本発明の実施の形態４の蓄熱空調システムを示す概略構成図従来の躯体蓄熱式輻射冷暖房・換気・給湯装置を示す概略構成図従来の蓄熱空調システムを示す概略構成図

符号の説明

１居室
３床
４空間部
５建築躯体
６蓄熱用配管
７連通ダクト
８Ａダクト給気口
８Ｂダクト給気口
９Ａダンパー
９Ｂダンパー
１０接続部
１１送風ファン
１２加湿ユニット
１３エアコン
１５熱源機
２１ダクト給気口
２２風向調整板
３１補助ユニット
３３流量弁
４１燃料電池システム

Claims

床下の建築躯体に埋設される蓄熱用配管と、この蓄熱配管に接続される熱源機と、居室内に単独で設けられるエアコンと、前記建築躯体と床との間に設けられた空間部と、この空間部に連通するように前記居室内を縦方向に貫通する連通ダクトと、この連通ダクトと前記居室内を連通するダクト給気口とを備え、前記ダクト給気口は、前記連通ダクトの上下に設けられるとともに、ダンパーを備え、前記連通ダクトと前記空間部とを連通する接続部に送風ファンと加湿ユニットとを配設することを特徴とする蓄熱空調システム。
送風ファンの風量を調節することにより加湿量を制御する構成とした請求項１記載の蓄熱空調システム。
ダクト給気口を１居室あたり１個とし、前記ダクト給気口に風向調整板を備えた請求項１または２記載の蓄熱空調システム。
風向調整板は上方あるいは下方に吹き出し方向を可変とした請求項３記載の蓄熱空調システム。
連通ダクトと空間部とを連通する接続部に、熱源機に接続される補助ユニットを配設した請求項１または２記載の蓄熱空調システム。
補助ユニットに、給水量を調整することにより、冷暖房立ち上げ時の能力補助運転と加湿運転時の加湿量を制御する流量弁を設けた請求項５記載の蓄熱空調システム。
熱源機に燃料電池システムを使用し、給湯による蓄熱暖房と発電した電気を加湿ユニットに供給する構成とした請求項１または2記載の蓄熱空調システム。
燃料電池により発生した熱で生じた温水を給湯タンクに蓄える請求項７記載の蓄熱空調システム。
燃料電池の発生した電気を送風ファンの駆動電源とする請求項８記載の蓄熱空調システム。