JP2007078332A

JP2007078332A - 輻射冷房装置の制御方法

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Publication number: JP2007078332A
Application number: JP2005271078A
Authority: JP
Inventors: Masato Nishiuchi; 正人西内; Koji Yamada; 浩嗣山田; Norio Ishizaki; 功雄石崎
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】部屋の天井及び／又は壁に設置された輻射パネルにより輻射冷房を行う輻射冷房装置を用いて、人が感じる快適感との関係において無駄のない効率的な輻射冷房を行うことができる輻射冷房装置の温度制御方法及び輻射冷房装置を提供すること。
【解決手段】部屋１の天井及び／又は壁に設置された輻射パネル２１にて輻射冷房を行う輻射冷房装置の制御方法であって、前記部屋１内の温度及び湿度から露点温度を算出し、輻射パネル２１の表面温度を、継続的に前記露点温度より高い温度となるよう制御すると共に、前記露点温度が３１℃以下に設定した上限温度以上になった場合には、輻射冷房装置の単独運転を停止することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、輻射冷房装置の制御方法に関する。

近年、天井や壁に設置された輻射パネルにて輻射冷房を行う輻射冷房装置が注目されるようになってきた。輻射冷房装置は、エアコンなどによる対流式の冷房装置に比べて省エネルギーであり、また、冷風を直接身体にあてないため、身体に優しい健康的な冷房である。
輻射冷房装置として、特許文献１には、輻射パネルの輻射面に吸水性の薄膜体を設け、該輻射面に生じる結露水を効果的に回収できるようにした輻射式空気調和装置が提案されている。また、特許文献２には、温度に応じて対流冷暖房と輻射冷暖房とを単独又は併用運転する輻射冷暖房装置の温度制御方法が記載されている。

特開平１０−２０５８０２号公報特開２００２−２７７０２１号公報

従来の輻射冷房装置は、充分な冷房効果を得るために、輻射面温度を露点温度以下に下げて運転する場合が多く、上述した特許文献１の装置は、その場合の結露の問題を解消しようとするものである。しかし、輻射面温度を露点温度以下に下げることは、省エネルギーの観点から好ましくない。
また、特許文献２の温度制御方法も、輻射冷暖房装置による効率的な冷暖房という観点から改善の必要があった。

従って、本発明の目的は、人が感じる快適感との関係において無駄のない効率的な輻射冷房を行うことのできる輻射冷房装置の温度制御方法及び輻射冷房装置を提供することにある。

本発明は、部屋の天井及び／又は壁に設置された輻射パネルにて輻射冷房を行う輻射冷房装置の制御方法であって、前記部屋内の温度及び湿度から露点温度を算出し、前記輻射パネルの表面温度を、継続的に前記露点温度より高い温度となるよう制御すると共に、前記露点温度が、３１℃以下に設定した上限温度以上になった場合には、輻射冷房装置の単独運転を停止することを特徴とする輻射冷房装置の制御方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。

また、本発明は、部屋の天井及び／又は壁に設置された輻射パネルと該輻射パネルの表面温度を自動制御可能な制御部とを備えた輻射冷房装置であって、前記制御部は、前記部屋内の温度及び湿度から露点温度を算出し、前記輻射パネルの表面温度を、継続的に前記露点温度より高い温度となるよう制御すると共に、前記露点温度が、３１℃以下に設定した上限温度以上になった場合には、輻射冷房装置の単独運転を停止するようになされている輻射冷房装置を提供することにより、上記目的を達成したものである。

本発明の輻射冷房装置の温度制御方法によれば、部屋の天井及び／又は壁に設置された輻射パネルにより輻射冷房を行う輻射冷房装置を用いて、人が感じる快適感との関係において無駄のない効率的な輻射冷房を行うことができる。
本発明の輻射冷房装置によれば、部屋の天井及び／又は壁に設置された輻射パネルにより、人が感じる快適感との関係において無駄のない効率的な輻射冷房を自動的に行うことができる。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態としての輻射冷房装置を、次世代省エネルギー基準（１９９９年基準）を満たす木造住宅の部屋に適用した状態を示す平面図である。
次世代省エネルギー基準（１９９９年基準）は、１９９９年３月に改正告示された「建築主の判断基準」（性能規定）及び「設計、施行の指針」（仕様規定）を意味する。次世代省エネルギー基準（１９９９年基準）は、日本全国をＩ地域〜ＶＩ地域に区
分し、各区分毎に、天井、床、壁の熱抵抗値をそれぞれ所定の値以上とすることを規定したものである。例えば、III地域及びＩＶ地域では、天井、床、壁の熱抵抗値を、順
に４．０ｍ²ｋ／Ｗ以上、２．６ｍ²ｋ／Ｗ以上、２．０ｍ²ｋ／Ｗ以上とすることが規定されている。
この基準を満たす建物においては、最高気温が３０℃を超えるような日においても、必要に応じて通風することにより、建物内の部屋の温度を外気温よりも低く保つことができ、本発明の効果が一層確実に奏される。

図１に示す部屋１においては、天井部及び４つの壁それぞれに断熱材が配されており、また、南側の壁に開閉可能な窓１１が設けられ、該窓１１の室外側には日射遮蔽のために、すだれ１２が掛けられている。

本実施形態においては、図１に示すように、部屋１を囲む４つの壁のうちの一つの壁に、輻射パネル２１が設置されている。輻射パネル２１は、配管を内臓した冷媒循環式のパネルであり、内部に冷媒を循環させることにより、室内側に向けられる該パネルの表面の温度を任意に変更可能である。輻射パネル２１としては、配管を内臓したプレキャストコンクリート製のもの、冷媒の流路を内部に形成したプラスチック製のもの等、各種公知のものを用いることができる。

本実施形態の輻射冷房装置は、前記輻射パネル１１の表面温度を自動制御可能な制御部２２を備えている。本実施形態の輻射冷房装置は、更に、部屋１内の温度及び湿度を検知する温湿度センサー２３，２４、輻射パネル１の表面温度を検知するパネル温度センサー２５、外気温を検知する外気温センサー２６、輻射パネル１に循環させる冷媒の温度及び／又は流量を任意に変更できる冷媒循環装置２７を備えている。

冷媒循環装置２７は、冷媒タンク（図示略）と、冷媒タンクと輻射パネル２１との間を接続する２本の配管２８と、冷媒タンク内の冷媒（水等）を、前記配管２８を介して輻射パネル２１との間で循環させる循環ポンプ（図示略）と、冷媒タンク内の冷媒の温度を冷却及び加熱可能な熱交換器（図示略）とを備えており、前記制御部２２から出力される制御信号による制御を受け、該制御信号の内容に応じて、輻射パネル２１に循環させる冷媒の温度を増減させ、該輻射パネル２１の表面温度を所望の温度に変更可能である。
尚、温湿度センサー２３，２４は、直接又は間接的に温度と湿度を検知し得る限り、温度の検知部分と湿度の検知部分とが一体でも分離していても良い。パネル温度センサー２５及び外気温センサー２６としては、それぞれ熱電対を用いたもの等、各種公知のものを用いることができる。

制御部２２は、操作及び表示パネル（図示略）、演算部２２ａ及びインターフェース部（図示略）を備えている。操作及び表示パネルには、本輻射冷房装置の電源をオンオフするスイッチや、輻射パネルの表面温度等の各種情報を表示する表示部が設けられている。
演算部２２ａは、中央演算装置（ＣＰＵ）や記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等）等を備えたコンピューターからなり、記憶装置内に記憶させた所定のプログラムに従って、各センサーからの信号の入力、露点温度の算出、輻射パネルの設定温度の決定、冷媒循環装置２７への制御信号の出力等を行う。

本実施形態の輻射冷房装置における、輻射パネル２１の表面温度の自動制御を、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、操作及び表示パネルを操作して、輻射冷房装置の電源をＯＮにすると、外気温センサー２６からの信号が、演算部２２ａに入力され、外気温Ｔｏが算出される（ステップＳ１）。そして、算出された外気温Ｔｏと予め３２℃に設定された基準温度とが比較され（ステップＳ２）、外気温Ｔｏがその基準温度未満である場合には、操作及び表示パネルと、冷媒循環装置２７に対して、輻射冷房装置の単独運転停止信号が出力される（ステップＳ３）。この場合には、操作パネルには、輻射冷房装置の単独運転を行わない旨が表示され、冷媒循環装置２７は作動しない。

本実施形態において、外気温Ｔｏが３２℃以上である場合に、輻射冷房装置の単独運転を行わないのは、外気温が３２℃以上である場合には、輻射冷房装置の輻射冷房のみでは、快適に感じない人が多くなり、それにも係わらず単独運転を開始又は継続することは、消費するエネルギー対効果の点で無駄が多くなるからである。本実施形態においては基準温度を３２℃に設定したが、基準温度は３２℃に限られない。基準温度は、３１〜３５℃の範囲内の温度に設定することが好ましい。
外気温Ｔｏが基準温度以上であり、輻射冷房装置の単独運転を行わない場合には、本実施形態におけるように、冷媒循環装置２７を作動させず、輻射冷房装置による輻射冷房を行わなくても良いが、別に設けた除湿機や、別に設けたエアコン等の対流式冷房装置を作動させ、それらと併用するかたちで輻射冷房装置による輻射冷房を行っても良い。このように除湿機や対流式冷房装置と併せて運転する状態は、輻射冷房装置の単独運転を停止した状態に含まれる。

他方、外気温Ｔｏが基準温度未満である場合には、温湿度センサー２３，２４からの信号が、演算部２２ａに入力され、温度及び湿度が算出され、更にその温度及び湿度から部屋内の露点温度Ｔｄｐが算出される（ステップＳ５）。露点温度Ｔｄｐの算出には、記憶装置内に記憶させておいた、温度と湿度（相対湿度）との公知の関係（関係式や関係を示すグラフ、データ等、当業者に周知）を利用する。

そして、算出された露点温度Ｔｄｐの値に応じて、輻射パネルの表面温度の設定値が、該露点温度より若干高い温度となるように決定される（ステップ６〜ステップ１５）。
具体的には、図２に示すように、露点温度Ｔｄｐが２５℃未満であるか否かが判断され（ステップ６）、２５℃未満である場合には、輻射パネルの表面温度の設定値Ｔｐが２６℃に決定される（ステップ７）。露点温度Ｔｄｐが２５℃未満でない場合には、それより１℃高い２６℃未満であるか否かが判断され（ステップ８）、２６℃未満である場合には、輻射パネルの表面温度の設定値Ｔｐが２７℃に決定される（ステップ９）。露点温度Ｔｄｐが２６℃未満でない場合には、それより１℃高い２７℃未満であるか否かが判断され（ステップ１０）、２７℃未満である場合には、輻射パネルの表面温度の設定値Ｔｐが２８℃に決定される（ステップ１１）。露点温度Ｔｄｐが２７℃未満でない場合には、２８℃未満であるか否かが判断され（ステップ１２）、２８℃未満である場合には、輻射パネルの表面温度の設定値Ｔｐが２９℃に決定される（ステップ１３）。露点温度Ｔｄｐが２８℃未満でない場合には、２９℃未満であるか否かが判断され（ステップ１４）、２９℃未満である場合には、輻射パネルの表面温度の設定値Ｔｐが３０℃に決定される（ステップ１５）。

このようにして、輻射パネルの表面温度の設定値は、算出された露点温度Ｔｄｐよりも常に高い温度に決定される。そして、制御部２２から、輻射パネル２１の表面温度を、その決定された温度(設定値)とするための制御信号が、冷媒循環装置２７に対して出力される。これにより、冷媒循環装置２７により、冷媒の温度及び／又は輻射パネル２１に循環させる流量が変化し、輻射パネル２１の表面温度が、決定された温度(設定値)へと変化する。
制御部２２は、冷媒循環装置２７に対して制御信号を発した後、制御部２２は、操作及び表示パネルから運転停止命令が入力されていないか否かを確認し（ステップ１６）、運転停止命令が入力されていない場合は、ステップ１に戻って、再び同様のステップを繰り返す。尚、運転停止命令が入力されている場合には、運転を停止する（ステップ１８）。

本実施形態においては、このようにして、輻射パネル２１の表面温度を、算出された露点温度より常に高い温度となるよう制御することによって、輻射パネル２１の表面に結露が生じることを防止できる。これにより、結露による問題（カビの発生等）を防止できる上に、結露水の回収手段等を設ける必要もない。
更に、本実施形態においては、上記のように、輻射パネルの表面温度の設定値を、算出された露点温度Ｔｄｐよりも若干高い温度に決定し、該輻射パネル２１の表面温度を露点温度よりも若干高い温度になるように制御している。そのため、結露を生じさせないようにしながら、輻射パネルの表面温度を比較的低温でき、輻射冷房装置の運転開始後、早期に人が快適に感じる状態とすることができる。

尚、本実施形態においては、図２に示すように、露点温度Ｔｄｐが２５℃未満の場合には、輻射パネルの設定温度を一律に２６℃と決定している。露点温度Ｔｄｐが例えば２４℃未満、更には２３℃未満というように更に低温である場合、２５℃以上の場合と同様の規則に従って、輻射パネルの設定温度を２５℃、更には２４℃というように、露点温度Ｔｄｐに連動させて更に低下させても良い。しかし、輻射パネル２１の温度をあまり下げすぎるのは、住宅における省エネルギー推進の点から好ましくない。そのため、本実施形態においては、露点温度Ｔｄｐが２５℃未満の場合には、輻射パネルの設定温度を一律に２６℃としている。本明細書において、「輻射パネルの表面温度を、露点温度より常に若干高い温度となるように制御する」という表現、あるいは「一定の規則の下に、輻射パネルの表面温度の設定値を、露点温度より０℃超２．５℃以下高い温度に決定し」という表現には、露点温度Ｔｄｐが２５℃以上、あるいは２６℃以上の範囲でのみそのような制御を行う場合も含まれる。

本実施形態においては、図２に示すように、２５℃超２９℃未満の温度領域を１℃毎に区分し、算出した露点温度Ｔｄｐが含まれる区分の上限値の温度の値よりも１℃高い温度を、輻射パネルの表面温度の設定値Ｔｐとしている。このように本実施形態においては、２５〜２９℃の約４℃の温度範囲においては、一定の法則の下に、輻射パネルの表面温度の設定値Ｔｐを、算出した露点温度Ｔｄｐより若干高い温度に決定している。若干高い温度は、露点温度Ｔｄｐよりも０℃超３．０℃以下高い温度であることが好ましく、露点温度Ｔｄｐよりも０．５℃以上２．５℃以下高い温度であることがより好ましく、露点温度Ｔｄｐよりも０．５℃以上２．０℃以下高い温度であることが更に好ましい。
本実施形態においては、２９℃以上の温度範囲においても、上述した一定の法則に従うと仮定すれば、露点温度Ｔｄｐが２９℃超３０℃未満の場合の輻射パネルの表面温度の設定値Ｔｐは３１℃となり、露点温度Ｔｄｐが３０℃超３１℃未満の場合のパネルの表面温度の設定値Ｔｐは３２℃となる。本実施形態においては、このように仮定した場合に、輻射パネルの表面温度の設定値が３１℃を超えることになる露点温度になった場合に、即ち、算出した露点温度Ｔｄｐが２９℃以上となった場合に、制御部２２から、操作及び表示パネルと、冷媒循環装置２７に対して、輻射冷房装置の単独運転停止信号が出力され、輻射冷房装置の単独運転が停止される（ステップ１７）。これにより、操作及び表示パネルに、輻射冷房装置の単独運転を行わない旨が表示され、冷媒循環装置２７が作動しないか、冷媒循環装置２７が既に作動していた場合には停止する。

このように輻射パネルの表面温度の設定値が３１℃を超えることなる露点温度（２９℃以上）となった場合に、輻射冷房装置の単独運転を行わないのは、輻射パネル２１の表面温度が３１℃以上となる場合には、輻射冷房装置の輻射冷房のみでは、快適に感じない人が多く、それにも係わらず単独運転を開始又は継続することは、消費するエネルギー対効果の点で無駄が多くなるからである。本実施形態においては基準温度を３１℃に設定したが、輻射冷房装置の単独運転を停止する輻射パネル２１の温度は３１℃に限られない。３１℃は、厳密に３１．０℃の場合のほか、プラスマイナス０．５℃の範囲で３１．０℃の前後に多少ずれていても良い。
表面温度の設定値が３１℃を超えることなることを理由に輻射冷房装置の単独運転を行わない場合、本実施形態におけるように、冷媒循環装置２７を作動させず又は作動を停止して、輻射冷房装置による輻射冷房を行わなくても良いが、別に設けた除湿機や、別に設けたエアコン等の対流式冷房装置を作動させ、それらと併用するかたちで輻射冷房装置による輻射冷房を行っても良い。このように除湿機や対流式冷房装置と併せて運転する状態は、輻射冷房装置の単独運転を停止した状態に含まれる。

本実施形態においては、図２に示すように、上述した一定の法則に従って、露点温度が２９℃以上となった場合に、輻射冷房装置の単独運転を停止したが（ステップ１７）、輻射冷房装置の単独運転を停止する露点温度は２９℃に限られない。
例えば、上述した実施形態においては、２５℃超２９℃未満の温度領域を１℃毎に区分し、算出した露点温度Ｔｄｐが含まれる区分の上限値の温度の値よりも１℃高い温度を、輻射パネルの表面温度の設定値Ｔｐとしたが、これに代えて、２５℃超２９．５℃未満の温度領域を０．５℃毎に区分し、算出した露点温度Ｔｄｐが含まれる区分の上限値の温度の値よりも０．５℃高い温度を、輻射パネルの表面温度の設定値Ｔｐとした場合には、輻射冷房装置の単独運転を停止する露点温度は３０℃となる。
また、輻射パネル２１の表面温度の設定値を該露点温度よりも若干高い温度に決定する一定の法則が、輻射パネル２１の表面温度の設定値を、絶えず、算出した露点温度よりもＸ℃（例えば０．５℃）高い温度とするという法則（Ｔｐ＝Ｔｄｐ＋Ｘ℃）である場合には、輻射冷房装置の単独運転を停止する露点温度は（３１−Ｘ）℃となる。

輻射パネル２１の表面温度の設定値を露点温度より高い温度に決定するための法則等にかかわらずに、輻射冷房装置の単独運転を停止する露点温度（上限温度）は、２８．０℃以上３１．０℃未満であることが好ましく、２８．５℃以上３０．５℃以下であることがより好ましい。２８．０未満で停止するのは、輻射冷房装置の単独運転のみでも、快適感が得られる可能性が高いのに、輻射冷房装置の単独運転を停止することになり、省エネルギーであり且つ身体にも優しい輻射冷房を最大限に有効活用する観点から好ましくない。他方、３１．０℃超でも単独運転するのは、輻射パネル２１の表面温度が３１℃を超えて、輻射冷房装置の単独運転のみでは快適に感じない人が多くなるにも係わらず単独運転を継続することになり、消費するエネルギー対効果の点で無駄が多くなる。

輻射パネルの表面温度の設定値Ｔｐを、算出した露点温度Ｔｄｐより若干高い温度に決定している。若干高い温度は、露点温度Ｔｄｐよりも０℃超３．０℃以下高い温度であることが好ましく、露点温度Ｔｄｐよりも０．５℃以上２．５℃以下高い温度であることがより好ましく、露点温度Ｔｄｐよりも０．５℃以上２．０℃以下高い温度であることが更に好ましい。

尚、輻射パネルの表面温度の設定値Ｔｐを、一定の法則の下に、算出した露点温度Ｔｄｐより若干高い温度に決定する範囲は、２５．０〜３１．５℃の範囲内における、少なくとも２．０℃以上の範囲であることが好ましく、３．０℃以上の範囲であることが好ましい。

図３は、本発明の他の実施形態を示す木造住宅の部屋の縦断面図である。
図３に示す実施形態は、輻射パネル２１を、上述した実施形態においては一つの壁に設置したのに代えて、部屋の天井部に設置した点のみが相違する。本実施形態について特に説明しない点は、上述した実施形態と同様であり、図１と同様の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
図３に示すように、部屋の天井部に輻射パネル２１を設置を設置して輻射冷房装置を構成した場合においても、上述した実施形態と同様の制御を行うことで、同様の作用効果が奏される。

本発明は、通風状態の部屋の冷房に適しており、特に開口部（窓等）を開けて自然に風が入るようにした部屋の冷房に適している。次世代省エネルギー基準（１９９９年基準）を満たす建物の部屋、特に通風状態の部屋においては、壁又は天井部の表面温度が３１℃以下であれば、ほぼ１００％の人が快適であると感じる。

実験例
本発明者らは、通風の室を被験者に体験してもらい、室内温熱環境と快適感の対応関係を調べた。
１．実験概要
実験は、２００４年８月７日〜１０日に住友林業株式会社の筑波研究所にある躯体性能の異なる二つの実験棟で行なった。二つの実験棟は、一方が新省エネ基準（１９９２年基準）で建てられた「従来棟」で、他方が次世代省エネ基準（１９９９年基準）で建てられた「環境共生棟」である。表１に仕様を示す。従来棟は環境共生棟よりも天井高が６０ｍｍ高く、南側のガラス戸の高さが６０ｍｍ長い。それ以外は平面形状・寸法は同じである。図４に環境共生棟の平面図を示す。環境共生棟は従来棟に比べ、天井の断熱性が向上されているほか、壁面にはしっくいシートが貼付され、床下には蓄熱（冷）材が入っている。天井断熱材の熱コンダクタンスは従来棟（グラスウール１００ｍｍ）が０．４５Ｗ／ｍ²・Ｋ、環境共生棟（セルロースファイバー２３０ｍｍ）が０．１５Ｗ／ｍ²・Ｋである。環境共生棟の床下にある蓄熱（冷）材の熱容量は１４．０ｋＪ／Ｋであり、同じ体積のコンクリートがあった場合（６．５ｋＪ／Ｋ）の２倍程度である。被験者は各棟２人ずつ図４に示すように南側の窓から１．５ｍｍ室内側の位置に座る。

実験では４パターンの室内状態を用意した。開口部を開けた状態で被験者に向けて首振り扇風機の風を当てる「扇風機あり」、扇風機を室内の北側に置き屋外に向けて通風を促進する「通風促進」、自然通風のみを行なう「自然通風」、開口部を閉じて冷房を行なう「エアコン」の４パターンである。図５に１日の実験スケジュールを示す。被験者は１つのパターンを１時間ずつ体験する。午前に２パターン、午後に２パターンとして１日に４パターンすべてを体験できるようにした。両棟で１日４人ずつ４パターンの室内状態を４日間用意したので被験者は延べ６４人である。なお、本実験に参加した被験者は全部で１０人で、うち６人は２日間参加可能で両棟を体験した。４日間のうち後半の２日間（８月９日・１０日）は前日の夕方から当日の朝にかけて夜間換気を行なった。
両棟ともに室内の各壁面温度・風速・温湿度・グローブ温度を測り、また、外気の温湿度・風向風速を２秒間隔で測定した。室内の風速計は図４に示すように被験者の胸面から水平に３０ｃｍ離れた位置に設置した。各実験室では、被験者は半袖長ズボンで椅子に座って過ごし、主として次の４つについてあてはまるものを絶えず答えてもらうようにした。「風が吹いていて心地良い」・「風が吹いて心地良くない」・「風が吹いていなくて心地良い」・「風が吹いていなくて心地良くない」（以下、「風あり快適」・「風あり不快」・「風なし快適」・「風なし不快」）の４つである。図４に示すように、２人の被験者の間に机を置き、その上にこれら４つを記した紙を置いて必要に応じてマグネットを移動させて申告を表示してもらった。
マグネットをどう動かしたかは全てビデオカメラで撮影した。全ての実験が終了した後に、撮影記録結果を整理して、環境物理量の測定値に対応づけられるように、被験者実験中の各時刻１秒ごとにマグネットが「風あり快適」・「風あり不快」・「風なし快適」・「風なし不快」のいずれになっているかを各被験者ごとに調べた。被験者が２秒毎に１回申告しているとみなせば総計１１５２００回の申告を得たことになる。これらを環境物理量の測定データと対応させて考察することにした。
従来棟の室内空気温はエアコンを使用し始める１４時４５分まで外気温とほぼ同じように変化した。環境共生棟の室内空気温も同様の傾向が見られるが、外気温よりも約１℃低くなった。

２．快適申告の分類
扇風機による通風促進室と自然通風室における被験者の快適感申告について考察した。被験者の申告結果は、上述したように、２秒間隔で測定した環境物理量に合わせて２秒間隔の申告データとしてビデオテープの記録データから抽出した。その申告総数は累計５４０３０回である。申告の内訳は風ありが合計１７３９３回、風なしが合計３６６３７回であった。一つひとつの申告には対応する室内の空気温・湿度・周壁平均温があるので、風あり申告と風なし申告について空気温と周壁平均温については１℃刻みで、湿度について１％刻みで分類した。図６〜９は分類結果を示す。
例えば、図６で室内空気温３３℃は３２．５℃以上３３．５℃未満を、室内相対湿度５２％は５１．５％以上５２．５％未満を意味し、これらの範囲に入る全申告のうち快適申告となった割合が図中のプロット記号で示してある。なお、風ありでも風なしでも全申告の０．５％（風ありで８７回、風なしで１８３回）以下を無視することにした。図中の記号は、快適申告の割合が１００％が●、９０％以上１００％未満が○、５０％以上９０％未満が△、０％以上５０％未満が×を意味する。

３．快適申告と室内空気温・相対湿度
図６は風あり快適申告の割合が室内空気温と相対湿度によってどのような分布になるかを示す。風あり申告が得られた時間帯の平均風速は０．２ｍ／ｓである。周壁平均温は３１〜３５℃の間にあり、平均値は３３℃だった。室内空気温が３３℃の場合では相対湿度が５２〜５４％で快適割合が１００％となっている。室内空気温が３５℃の場合では快適割合が１００％となるのは相対湿度が４７〜４９％である。空気温が高めであれば湿度は低めでなければならないという常識的な結果となっている。
図７は風なし快適申告の割合について図６と同様に室内空気温・室内相対湿度の分布を求めたものである。風なし申告の室内平均風速は０．１ｍ／ｓである。周壁平均温は３１℃〜３５℃の範囲にあり平均値は風ありと同じで３３℃だった。図７には風なし快適申告の割合が１００％のプロットがない。快適申告の割合は相対湿度が５０％を下回る場合でも非常に低い。

４．快適申告と室内空気温・周壁平均温
図８は風あり快適申告の割合が室内空気温と周壁平均温によってどのように分布するかを示す。この分布に対応する相対湿度は４６〜６９％で、平均値は５６％である。風あり快適申告の割合が１００％となるのは周壁平均温が３１℃で室内空気温が３１〜３３℃の組み合わせである。この場合の相対湿度は６０〜６４％であった。また、室内空気温３５℃で周壁平均温が３３℃の組み合わせでも風あり快適割合が１００％となっているが、その条件での平均風速は０．２５ｍ／ｓで相対湿度は４９〜５９％であった。この条件では平均風速の高さと相対湿度の低さが快適申告の割合を１００％にしたと考えられる。
図９は風なし快適申告についての結果である。相対湿度は４６〜６９％の範囲にあり、平均値は５８％である。風なし快適割合が１００％の組み合わせは周壁平均温が３１℃で室内空気温が３１℃のみである。この場合の相対湿度は６０〜６３％であった。
以上から、自然通風室は、周壁平均温を３１℃以下にすると、快適と申告する人の割合がほぼ１００％となることが判る。尚、ここでは、周壁平均温であるが、部屋を囲む４つの壁の少なくとも一つの壁の表面を３１℃以下に冷やせば、輻射による吸熱により、他の壁も同様の温度となると思われるため、少なくとも一面に輻射パネルを配置すれば良い。

本発明の一実施形態である輻射冷房装置を示す部屋の平面図である。本発明の一実施形態に係る輻射冷房装置の制御方法を示すフローチャートである。本発明の他の実施形態である輻射冷房装置を示す部屋の縦断面である。実験例に用いた環境共生棟の平面図である。実験例における１日の実験スケジュールを示す図である。風あり快適申告と室内空気温・室内相対湿度との関係を示す図である。風なし快適申告と室内空気温・室内相対湿度との関係を示す図である。風あり快適申告と室内空気温・周壁平均温との関係を示す図である。風なし快適申告と室内空気温・周壁平均温との関係を示す図である。

符号の説明

１部屋
１１窓（開口部）
１２すだれ（日射遮蔽）
２１輻射パネル
２２制御部
２３，２４温湿度センサー
２５パネル温度センサー
２６外気温センサー
２７媒循環装置

Claims

部屋の天井及び／又は壁に設置された輻射パネルにて輻射冷房を行う輻射冷房装置の制御方法であって、
前記部屋内の温度及び湿度から露点温度を算出し、前記輻射パネルの表面温度を、継続的に前記露点温度より高い温度となるよう制御すると共に、前記露点温度が、３１℃以下に設定した上限温度以上になった場合には、輻射冷房装置の単独運転を停止することを特徴とする輻射冷房装置の制御方法。
前記輻射パネルの表面温度を、前記露点温度より常に若干高い温度となるように制御する請求項１記載の輻射冷房装置の制御方法。
前記部屋内の温度及び湿度から算出した前記露点温度に応じて、一定の法則の下に、輻射パネルの表面温度の設定値を、該露点温度より０℃超３．０℃以下高い温度に決定し、該一定の法則に従うと仮定すれば、前記設定値が３１℃以上になる露点温度になった場合に、輻射冷房装置の単独運転を停止する請求項１又は２記載の輻射冷房装置の制御方法。
前記部屋は、次世代省エネルギー基準（１９９９年基準）を満たす建物の部屋である請求項１〜３の何れかに記載の輻射冷房装置の制御方法。
部屋の天井及び／又は壁に設置された輻射パネルと該輻射パネルの表面温度を自動制御可能な制御部とを備えた輻射冷房装置であって、
前記制御部は、前記部屋内の温度及び湿度から露点温度を算出し、継続的に前記輻射パネルの表面温度を、前記露点温度より高い温度となるよう制御すると共に、前記露点温度が、３１℃以下に設定した上限温度以上になった場合には、輻射冷房装置の単独運転を停止するようになされている輻射冷房装置。
前記部屋内の温度及び湿度を検知する温湿度センサー、前記輻射パネルの表面温度を検知するパネル温度センサー、輻射パネルに循環させる冷媒の温度及び／又は流量を任意に変更できる冷媒循環装置を備え、前記制御部は、前記温湿度センサー及び前記パネル温度センサーからの信号により露点温度を算出すると共に該露点温度に応じた輻射パネルの設定温度を算出し、前記輻射パネルの表面温度を、算出した設定温度に変更させるための信号を前記冷媒循環装置に対して出力するようになされている請求項５記載の輻射冷房装置。