JP2008002770A - Device for planar air-conditioning - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建物の壁や床面に冷暖房機能をもたせる面空調に係り、とくに、壁や床面に設けた配管に流動させる熱交換流体の温度制御に関する。 The present invention relates to surface air conditioning that provides a wall or floor surface of a building with a cooling / heating function, and more particularly, to temperature control of a heat exchange fluid that flows into piping provided on the wall or floor surface.
壁、床、天井に配したパイプに温水を供給して、室内空間を暖める面暖房の技術がある(例えば、下記特許文献1、特許文献2)。面暖房のうち床を温める技術は、諸外国でも古くから用いられている暖房構造である。
There is a surface heating technique for warming an indoor space by supplying hot water to pipes arranged on walls, floors, and ceilings (for example,
壁、床、天井に配したパイプに供給する温水の熱源は、近時は、深夜電力を用いたり(例えば特許文献3)、温水器などを用いる(例えば特許文献2)。
このような面暖房の技術は、冷房にも転用できる可能性がある。問題は、次の通りである。 Such surface heating technology may be diverted to cooling. The problem is as follows.
第一に、暖房と冷房を季節によって切り換えて使用する場合、従来の温水供給の方式では、冷暖の切替が困難である。 First, when heating and cooling are switched according to the season, switching between cooling and heating is difficult with the conventional hot water supply method.
従来の面暖房は、温水の供給さえできれば良い構造なので、壁、床、天井等に配したパイプに対する冷媒の供給ができないからである。切替弁を用いれば、温水と冷媒の切換供給も可能になるが、温水器や冷却器などを使って直接に温度制御した冷熱媒を送っても、直近の下階(または上階)での熱交換量が必然的に大きくなるため、遠い階の居住空間の冷暖房は不十分となりやすい。 This is because the conventional surface heating is a structure that only needs to be able to supply hot water, so that refrigerant cannot be supplied to pipes arranged on walls, floors, ceilings, and the like. If a switching valve is used, hot water and refrigerant can be switched and supplied, but even if a cooling medium whose temperature is controlled directly using a water heater or cooler is sent, it can be used on the nearest lower floor (or upper floor). Since the amount of heat exchange becomes inevitably large, air conditioning in a living space on a distant floor tends to be insufficient.
第二に、このような問題を解決するため、熱媒を直接に加熱する温水器や冷媒を直接に冷却する装置(冷却器)を大型化させれば、ランニングコストやメンテナンスコストが嵩むだけでなく、直近階の居住空間は過剰に冷えすぎたり暑くなりすぎたりの問題を起こす。 Secondly, in order to solve such problems, if the size of the water heater that directly heats the heating medium or the device that directly cools the refrigerant (cooler) is increased, running costs and maintenance costs will increase. However, the living space on the nearest floor causes problems such as being too cold or too hot.
そこで、本発明の目的は、より単純な構造で面空調(面暖房または面冷房)を実現することによってランニングコストやメンテナンスコストを抑え、居住階による温度差を解消する点にある。また温水の余剰加熱を有効利用する。 Therefore, an object of the present invention is to suppress running costs and maintenance costs by realizing surface air conditioning (surface heating or surface cooling) with a simpler structure, and to eliminate temperature differences due to residential floors. Moreover, the excess heating of warm water is used effectively.
前記目的を達成するため、本発明に係る面空調用装置は、壁、床、天井のうち少なくともいずれか一に配した空調用配管に熱交換流体を供給する面空調用装置であって、敷地内に埋設した埋設槽と、埋設槽の貯水温度を調整する水温制御装置と、埋設槽の内部に配設した螺旋管と、該螺旋管と前記空調用配管とを接続させた循環経路の熱交換流体を循環駆動させるポンプ装置とを備える。 In order to achieve the above object, a surface air-conditioning apparatus according to the present invention is a surface air-conditioning apparatus that supplies a heat exchange fluid to an air-conditioning pipe disposed on at least one of a wall, a floor, and a ceiling. The buried tank, the water temperature control device for adjusting the storage temperature of the buried tank, the spiral pipe disposed inside the buried tank, and the heat of the circulation path connecting the spiral pipe and the air conditioning pipe And a pump device for circulatingly driving the exchange fluid.
建物の壁、床、天井に配した空調用配管に供給する熱交換流体(加熱した熱媒または冷却した冷媒)の温度制御を、埋設槽に配した螺旋管を介して行うことにより、暖房時の加熱と冷房時の冷却を容易に切り換え可能としたものである。 During heating, the temperature of the heat exchange fluid (heated heat medium or cooled refrigerant) supplied to the air conditioning pipes on the walls, floors, and ceilings of the building is controlled through a spiral pipe placed in the buried tank. It is possible to easily switch between heating and cooling during cooling.
埋設槽は地中に埋めてある。埋設槽に貯留した水の温度は、外気温の変動に拘わらず季節を通してほぼ安定する。このため、貯留水は、冬期には最小エネルギーで容易な加温ができ、夏期には最小エネルギーで容易な冷却を行うことが出来る。 The buried tank is buried underground. The temperature of the water stored in the buried tank is almost stable throughout the season, regardless of fluctuations in the outside air temperature. For this reason, the stored water can be easily heated with the minimum energy in the winter, and can be easily cooled with the minimum energy in the summer.
本発明では、埋設槽内で温度調整した水を介して螺旋管内部の熱交換流体の温度調整を行うため、建物内に配した空調用配管を循環する熱交換流体の温度も過剰に高くなったり低くなったりせず、最小エネルギーで、各居住空間を望ましい温度に維持することが出来る。 In the present invention, since the temperature of the heat exchange fluid inside the spiral tube is adjusted through the water whose temperature is adjusted in the buried tank, the temperature of the heat exchange fluid circulating in the air conditioning pipe arranged in the building becomes excessively high. Each living space can be maintained at a desired temperature with minimum energy without being lowered or lowered.
請求項2は、壁の内部に配する空調用配管を、壁の内部に充填した砂によって被覆するものである。 According to the second aspect of the present invention, the air-conditioning pipe disposed inside the wall is covered with sand filled inside the wall.
壁の内部に砂を入れて空調用配管を被覆することにより、輻射熱による冷暖房の作用を長時間にわたって保証することが出来る。床や天井に砂を充填すると重量的な難点が生ずる場合もあるが、壁の重量は、梁材の強度を高める等によって容易に対処できる。 By putting sand inside the wall and covering the air conditioning pipe, the action of cooling and heating by radiant heat can be ensured for a long time. Filling the floor or ceiling with sand may cause weight problems, but the wall weight can be easily dealt with by increasing the strength of the beam.
請求項3は、埋設槽の上部に蓄熱空間を設け、この蓄熱空間の上部を蓄熱材によって閉塞するものである。 According to a third aspect of the present invention, a heat storage space is provided in the upper part of the buried tank, and the upper part of the heat storage space is closed with a heat storage material.
埋設槽に貯留する水は、暖房時利用時などでは高い温度になっている。余剰の熱量を埋設槽の上部に設けた蓄熱空間に蓄え、その上部を蓄熱材によって被覆すれば、蓄熱材を配した敷地内の路面は摂氏0℃以上の融雪可能な状態となる。このため、蓄熱材の上は厳冬期でも氷雪がない状態となり、この部分を例えば駐車用スペースとして活用することが可能となる。 The water stored in the buried tank is at a high temperature when used during heating. If the excess heat is stored in the heat storage space provided in the upper part of the buried tank and the upper part is covered with the heat storage material, the road surface in the site where the heat storage material is arranged is in a state capable of melting snow at 0 ° C. or more. For this reason, there is no ice and snow on the heat storage material even in the severe winter season, and this portion can be used as a parking space, for example.
本発明に係る面空調用装置によれば、単純な構造で効率の良い面空調を実現できる。ランニングコストやメンテナンスを抑え、居住階による温度差を解消するとともに、暖房用温水の余剰加熱を有効利用できる利点がある。 According to the surface air conditioning apparatus according to the present invention, efficient surface air conditioning can be realized with a simple structure. There are advantages in that running costs and maintenance can be suppressed, temperature differences due to residence floors can be eliminated, and surplus heating of heating hot water can be used effectively.
図1は、本発明に係る面空調用装置を例示するものである。この面空調用装置は、建物の壁1に配した空調用配管10と、この空調用配管10に対して熱交換流体(液体の熱媒または冷媒)を供給するための埋設槽20および螺旋管30を備える。寒冷地では熱交換流体に不凍液を用いることが望ましい。
FIG. 1 illustrates a surface air conditioning apparatus according to the present invention. This surface air conditioning apparatus includes an
建物の壁1に配する空調用配管10は、図2に拡大して示すように、例えばコンクリート板11を対向配置させて作った壁空間の内部に配置し、壁空間に砂12を充填し、空調用配管10のまわりを砂12によって被覆する。これにより、空調用配管10を流れる熱交換流体の熱を、砂12およびコンクリート板11を介して輻射熱として居室Rに供給する。
As shown in an enlarged view in FIG. 2, the
なお、符号31は、空調用配管10に対して熱交換流体を供給するポンプ装置、32は、このポンプ装置31に熱交換流体を送り込む送出管、33は、空調用配管10において放熱した熱交換流体を螺旋管30に戻して再循環させるための再供給管である。螺旋管30、送出管32、空調用配管10、再供給管33は中間に配したポンプ装置31を介してひとつの循環経路を作っており、その内部を熱交換流体が循環する。なお循環経路は、ポンプ装置31またはその他の部分で分岐路をもってもよい。
空調用配管10に供給する熱交換流体の温度調整は、埋設槽20と、この埋設槽20の内部に配設した螺旋管30によって行う。
The temperature of the heat exchange fluid supplied to the
埋設槽20は、例えばコンクリートによって成形し、敷地内の地面に埋設しておく。外気温の影響を受けにくくし、地熱により内部の水温の変化を最小限にするためである。埋設槽20は、常に一定以上の水Wを蓄えるようにしておき、この水Wの温度をコントロールすることで螺旋管30を流れる熱交換流体の温度を調整する。この実施形態では、水Wを加熱するヒータ27を、埋設槽20の内部の例えば底面中央に配してある。もちろんヒータ27の設置位置、形状、個数は適宜設計できる。この実施形態ではヒータ27が本発明の水温制御装置として機能する。
The
埋設槽20に対する水Wの補給は、例えば上水道から分岐させた給水管21を介して行う。図示しない水位センサーを埋設槽20に設けておけば、常に適量の水Wを埋設槽20に補充して、螺旋管30を流れる熱交換流体の温度を適温(予め設定した温度)に調整することができる。螺旋管30を用いるのは、少ない上下寸法で流体経路距離を稼ぐためである。螺旋の回転数は限定されない。
The replenishment of water W to the buried
なお、この実施形態のように、埋設槽20に貯留させた水Wをヒータ27によって常に高温に維持する場合は、水Wを給湯にも利用することができる。この場合は、例えば床下に給湯用のポンプ装置22を設け、埋設槽20の水Wを汲み上げて、居室Rの洗い場設備23の給湯管24に高温水(水W)を供給する。埋設槽20の水Wの温度は、暖房だけを行うなら通常40〜50℃程度でよいが、給湯に利用する場合であって世帯数が多い高層マンションのような場合は、急激な温度低下を避けるために水Wの温度は比較的高温の帯域、例えば50〜60℃とすることが望ましい。緯度、降雪量、外気温、給湯設備の利用量等によって水Wの好ましい温度条件は異なるので、数値設定は個別に定めることが望ましい。
In addition, when the water W stored in the buried
埋設槽20は、冬期暖房時には貯留した水Wが常に加熱されている。従って、給湯以外の余熱利用も可能である。例えば、埋設槽20の上に蓄熱空間28を設けておけば、地面下に位置する蓄熱空間28は、埋設槽20の水Wの放熱と地熱による温度変化の抑制効果によって、寒冷地の厳冬期であっても摂氏0℃以上のプラス温度に保つことができる。蓄熱空間28の上を、例えば鋼板やコンクリート板で被覆しておけば、余熱利用によって玄関先の融雪も可能となる。符号29は、蓄熱空間28の上に配した埋設槽20の点検口である。
In the buried
従って、かかる構成によれば、地面下に埋設した埋設槽20に水Wを給水してヒータ27によって加熱し、埋設槽20の内部に配した螺旋管30を循環流動する熱交換流体を加熱調整して、空調用配管10へ送出することにより、壁1を介して居室Rの暖房(面暖房)を行うことができる。
Therefore, according to such a configuration, water W is supplied to the buried
壁1の内部には砂12を充填し、壁1の外側にコンクリート板11を配してあるので、空調用配管10を流れる熱交換流体の熱は砂12とコンクリート板11に蓄えられつつ輻射熱として居室Rに供給される。壁1から供給する輻射熱は、穏やかであり空気を汚さず暖房効果が長時間にわたって安定する。砂12によって空調用配管10を被覆してあるので、高層マンションでも各居室Rでの熱損失はきわめて少なく上階と下階での空調温度の著しい差異も生じない。
Since the
埋設槽20の水Wはヒータ27によって高温に保っている。これを給湯のために直接に用い、あるいは蓄熱空間28への放熱のため間接的に用いることが可能となるので、加熱した水Wの熱を暖房以外に有効利用できる。
The water W in the buried
この実施形態では、熱交換流体を暖房に用いる場合を説明した。しかし、埋設槽20の水Wを別途設けた冷却器を介して低温に維持すれば、同一構成のまま、夏期には面冷房を行うことができる。空調用配管10を流れる熱交換流体の熱は砂12とコンクリート板11に蓄えられつつ輻射熱として居室Rに供給される点は暖房の場合と同じである。世帯数の多い高層階マンションなどでは、エネルギー消費の少ない効率的な冷房装置となる。
In this embodiment, the case where the heat exchange fluid is used for heating has been described. However, if the water W of the buried
なお、図3に示すように、床下まわりの断熱性を高めるため、床下に砕石40を充填して床下空間を埋めるとともに、内部空洞の金属製の蓄熱伝導パイプ41を地面下に打ち込んでも良い。このようにすれば、厳冬期でも温度変化の少ない地熱を蓄熱伝導パイプ41を介して床下の砕石40に伝えることができる。このようにすれば、地熱の伝導により砕石40は厳冬期でも摂氏0℃以上のプラス気温に保たれ、居室Rの熱損失を最小に抑える。冬期の暖房効果を高めるだけでなく、夏期の冷房効果を高める。
In addition, as shown in FIG. 3, in order to improve the heat insulation around the underfloor, the floor may be filled with crushed
また、図4に示すように、埋設槽20の上に設ける蓄熱空間28を、例えば鉄筋コンクリート等によって強固に形成することにより、蓄熱空間28の上を駐車スペースとして利用することが出来る。44は、蓄熱空間28の底面および側面を構成する鉄筋コンクリート、45は、蓄熱空間28の上部に配した蓋板(コンクリート板または鋼板)、46は自動車、47は、蓋板45の支持脚である。
Moreover, as shown in FIG. 4, when the
この場合も、蓄熱空間28の底面に蓄熱伝導パイプ41を打ち込み、地熱を導いて蓄熱空間28の温度変化を防止することが望ましい。蓄熱空間28の内部温度は、埋設槽20から放出する温熱(矢印Mで示す)によって融雪可能なプラス温度に維持できるが、蓄熱伝導パイプ41を介して地熱を常時供給することによって、蓄熱空間28内部の温度変化の急速な低下を防止でき、安定した融雪効果を発揮させることが出来る。
In this case as well, it is desirable to drive the heat
図5は、埋設槽20を暖房専用に用いる場合であって、冷房専用の埋設槽50を別途設ける場合を例示する。
FIG. 5 illustrates a case where the buried
冷房専用の埋設槽50も、埋設槽20と同様、内部に水W2を貯留し、低温に温度制御した水W2によって螺旋管51の内部を流れる熱交換流体を冷却し、壁1の空調用配管10に送って居室Rの温度を調整(冷房)する。
Similarly to the buried
空調用配管10に供給する熱交換流体は、秋〜冬〜春先は暖房専用の埋設槽20の螺旋管30からポンプ装置31を介して供給し、春〜夏〜秋口は、冷房専用の埋設槽50の螺旋管51からポンプ装置31を介して供給する。なお、送出管32、再供給管33は埋設槽20の場合と同じ構成でよい。
The heat exchange fluid to be supplied to the
冷房専用の埋設槽50の内部の水W2は、例えば、床下に配した冷却機55と、接続管57を介して冷却機55から供給する冷媒を水W2と熱交換させる冷却管58を用いて冷却する。冷却管58の流体経路は、螺旋状でもマトリクス状でもよいが、水W2に没する位置に配する。熱交換のためである。この実施形態では冷却機55、接続管57、冷却管58、およびヒータ27が、本発明の水温制御装置として機能する。
For example, the water W2 in the cooling-only buried
埋設槽50の水W2を冷房に適した低温(例えば5〜8℃)に維持すればよいので、冷却機55は小型のものでよい。また、水W2は給水用には用いないから、埋設槽30とは異なり、水位センサーなどの特別の給水用設備も必ずしも要しない。水W2は、上水道管からの給水を利用することが望ましいが、専用の配管設備を整えなくても、例えばホースを用いて貯水するなど適宜の対応ができる。
Since the water W2 in the buried
暖房と冷房の切り換えのときは、ポンプ装置31の切換弁(図示せず)を用いて、螺旋管30、螺旋管51の冷媒の循環経路を切り換えればよい。
When switching between heating and cooling, the refrigerant circulation path of the
図5に示す構成によれば、冷房と暖房の切り替えを、ポンプ装置31の切換弁を用いて簡単に行うことが出来る。暖房用の埋設槽20の水Wは給湯にも用いることが出来るから、冬期に埋設槽50を稼働させているときでも、埋設槽20の水Wをヒータ27によって加熱させても良い。
According to the configuration shown in FIG. 5, switching between cooling and heating can be easily performed using the switching valve of the
本発明に係る面空調用装置は、以上説明した構成に限定されない。例えば、空調用配管10を、床や天井に配しても良い。
The surface air-conditioning apparatus according to the present invention is not limited to the configuration described above. For example, the
給湯用のポンプ装置22は必ずしも必要ではない。別途、給湯設備を設けれることも出来るからである。
The
1 壁
10 空調用配管
11 コンクリート板
12 砂
20、50 埋設槽
21 給水管
22、31 ポンプ装置
23 洗い場設備
24 給湯管
27 ヒータ(水温制御装置)
28 蓄熱空間
29 点検口
30、51 螺旋管
32 送出管
33 再供給管
40 砕石
41 蓄熱伝導パイプ
44 鉄筋コンクリート
45 蓋板
47 支持脚
55 冷却機(水温制御装置)
57 接続管(水温制御装置)
58 冷却管(水温制御装置)
M 温熱
R 居室
W、W2 水
DESCRIPTION OF
28
57 Connecting pipe (water temperature control device)
58 Cooling pipe (water temperature control device)
M Heat R Living room W, W2 Water
Claims (3)
敷地内に埋設した埋設槽と、
埋設槽の貯水温度を調整する水温制御装置と、
埋設槽の内部に配設した螺旋管と、
該螺旋管と前記空調用配管とを接続させた循環経路の熱交換流体を循環駆動させるポンプ装置とを備えることを特徴とする面空調用装置。 A surface air conditioning device for supplying heat exchange fluid to an air conditioning pipe arranged on at least one of a wall, a floor, and a ceiling,
A buried tank buried in the site;
A water temperature control device for adjusting the storage temperature of the buried tank;
A spiral tube disposed inside the buried tank;
An apparatus for surface air conditioning comprising: a pump device for circulatingly driving a heat exchange fluid in a circulation path connecting the spiral pipe and the air conditioning pipe.
この蓄熱空間の上部を蓄熱材によって閉塞することを特徴とする請求項1記載の面空調用装置。 A heat storage space is provided at the top of the buried tank,
The apparatus for surface air conditioning according to claim 1, wherein an upper portion of the heat storage space is closed with a heat storage material.
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- 2006-06-23 JP JP2006174366A patent/JP2008002770A/en active Pending
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110927 |