JP2009097740A - 冷暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄熱時の蓄熱効率並びに室内冷暖房時の冷暖房効率を向上させた冷暖房システムを提供すること。
【解決手段】冷暖房システム１は、スラブＳに埋設され、蓄熱時に液体Ｌを流す冷温液管２１と、スラブＳと冷暖房対象室Ｒとの間に形成され、冷暖房対象室Ｒとの区画面Ｐで空気Ａの流通が可能なチャンバー３８と、導入した空気Ａの温度を調節して導出する温調機器１１と、冷暖房対象室Ｒ、温調機器１１、チャンバー３８の間で相互に流れる空気Ａの流れ方向を切り換える切換手段４０とを備え、冷暖房対象室Ｒ内の冷房時にチャンバー３８内の空気Ａを温調機器１１に導入して温度が調節された空気Ａを冷暖房対象室Ｒに供給し、暖房時に冷暖房対象室Ｒ内の空気Ａを温調機器１１に導入して温度が調節された空気Ａをチャンバー３８に供給するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は冷暖房システムに関し、特に蓄熱効率及び冷暖房効率を向上させて消費エネルギーを削減した冷暖房システムに関する。

近年の地球環境保全意識の高まりを背景に、消費エネルギーの削減がますます重要な課題となっている。室内を冷房又は暖房する際の省エネルギー対策の１つとして、躯体蓄熱空調システムがある。躯体蓄熱空調システムの一例として、夜間の蓄熱時に、空気調和機から給気ダクトを通じて送られてきた空調空気を、供給ダクトの途中で上階スラブ方向に分岐して設けられた蓄熱用吹付けダクトを介して蓄熱用吹付け口から上階スラブに吹き付けて蓄熱を行い、その翌日の昼間に、空調空気の供給先を、供給ダクトの空調空気用吹出し口付近と蓄熱用吹付けダクトの蓄熱用吹付け口付近とに設けられた切換ダンパにより切り換え、空調対象室の天井部に設けられた空調空気用吹出し口に接続された給気ダクトから室内に空調空気を供給し、室内に供給された空調空気を、室内から天井部に設けられた還気口を介して天井チャンバーに入れ、天井チャンバー内を通過する間に夜間蓄熱された上階スラブと熱交換を行わせることで還気温度を低下（冷房時）又は上昇（暖房時）させることにより、非蓄熱時に比べて昼間の空気調和機の処理負担の低減を可能とするものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２７９０７１号公報（段落０００２、図５等）

しかしながら、上記の躯体蓄熱空調システムは、空調空気を上階スラブに吹き付けてスラブに蓄熱するため、冷水又は温水等の液体を用いてスラブに蓄熱するよりも蓄熱効率が低くならざるを得なかった。また、室内の空調を行う際に、冷房時及び暖房時のいずれの場合も天井部に設けられた空調空気用吹出し口から空調空気を室内に供給するため、暖房時の室内暖房効率が低くなってしまっていた。

本発明は上述の課題に鑑み、蓄熱時の蓄熱効率並びに室内冷房時の室内冷房効率及び室内暖房時の室内暖房効率を向上させた冷暖房システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る冷暖房システムは、例えば図１に示すように、コンクリートスラブＳに埋設された冷温液管２１であって、冷却された液体Ｌ（ＬＣ）を冷熱蓄熱時に流し、加熱された液体Ｌ（ＬＨ）を温熱蓄熱時に流す冷温液管２１と；冷温液管２１が埋設されたコンクリートスラブＳと冷房及び暖房が行われる冷暖房対象室Ｒとの間に形成され、冷暖房対象室Ｒとの区画面Ｐで空気Ａの流通が可能なチャンバー３８と；空気Ａを導入し、導入した空気Ａの温度を調節して導出する温調機器１１と；冷暖房対象室Ｒ内の空気Ａを温調機器１１に導入し空気Ａをチャンバー３８に供給する空気Ａの流れと、チャンバー３８内の空気Ａを温調機器１１に導入し空気Ａを冷暖房対象室Ｒに供給する空気Ａの流れとに切り換える切換手段４０とを備え；冷暖房対象室Ｒ内の冷房を行う時にチャンバー３８内の空気Ａを温調機器１１に導入して温度が調節された空気Ａを冷暖房対象室Ｒに供給し、冷暖房対象室Ｒ内の暖房を行う時に冷暖房対象室Ｒ内の空気Ａを温調機器１１に導入して温度が調節された空気Ａをチャンバー３８に供給するように構成されている。

このように構成すると、コンクリートスラブに埋設された冷温液管であって、冷却された液体を冷熱蓄熱時に流し、加熱された液体を温熱蓄熱時に流す冷温液管を備えるので、コンクリートスラブへの蓄熱効率を向上させることができる。「蓄熱効率」は、コンクリートスラブへの蓄熱量の消費エネルギーに対する比である。また、冷暖房対象室内の冷房を行う時にチャンバー内の空気を温調機器に導入して温度が調節された該空気を冷暖房対象室に供給し、冷暖房対象室内の暖房を行う時に冷暖房対象室内の空気を温調機器に導入して温度が調節された該空気をチャンバーに供給するように構成されているので、冷暖房対象室内の空気の流れが、冷房時に上方から下方へ、暖房時に下方から上方へと動くこととなり、冷暖房対象室内の冷房時の冷房効率及び暖房時の暖房効率の双方とも向上させることができる。

また、本発明の第２の態様に係る冷暖房システムは、例えば図２（ａ）に示すように、上記本発明の第１の態様に係る冷暖房システム１において、冷熱蓄熱時に、チャンバー３８に空気Ａが供給されるように構成されている。

従来、液体を用いて躯体に蓄熱する液体方式の躯体蓄熱は、冷房時の冷熱を蓄熱しようとすると躯体が結露することが多かったため、専ら暖房時の蓄熱方式として用いられていた。しかし、本発明の第２の態様に係る冷暖房システムのように構成すると、冷熱蓄熱時にチャンバー内に空気の流れを作り出すことができ、また、チャンバー内を正圧にして露点温度が高い空気のチャンバー内への侵入を防ぐことができ、コンクリートスラブが結露することを抑制することができる。

また、本発明の第３の態様に係る冷暖房システムは、例えば図２（ａ）を参照して示すと、上記本発明の第２の態様に係る冷暖房システム１において、温調機器１１が、導入した空気Ａの湿度を調節可能に構成され；冷熱蓄熱時に、冷暖房対象室Ｒ内の空気Ａを温調機器１１に導入し温度及び湿度が調節された空気Ａをチャンバー３８に供給するように構成されている。

このように構成すると、冷熱蓄熱時に冷暖房対象室内の空気を温調機器に導入し温度及び湿度が調節された空気をチャンバーに供給するので、冷熱蓄熱時にコンクリートスラブが結露することをより確実に抑制することができる。

また、本発明の第４の態様に係る冷暖房システムとして、例えば図１に示すように、上記本発明の第２の態様又は第３の態様に係る冷暖房システム１において、冷暖房対象室Ｒとチャンバー３８との区画面Ｐに設けられた、冷暖房対象室Ｒとチャンバー３８との間で空気Ａを流通させる通気口３９であって、空気Ａの流通を遮断可能な遮断機構を有する通気口３９を複数備え；冷熱蓄熱時に、複数の通気口３９の合計の開口面積を前記遮断機構で調節し、チャンバー３８に供給される空気Ａの流量が、チャンバー３８内の結露を防ぐことができる最小の流量となるように構成されていてもよい。

このように構成すると、冷熱蓄熱時にチャンバーに供給される温度調節された空気の流量が少なくなり、温調機器におけるエネルギー消費量を抑制することができる。

また、本発明の第５の態様に係る冷暖房システムとして、例えば図１に示すように、上記本発明の第２の態様乃至第４の態様のいずれか１つの態様に係る冷暖房システム１において、温調機器１１が、導出する空気Ａの流量を随時変更可能な空気流量可変機構１４を有し；冷熱蓄熱時に、チャンバー３８に供給される空気Ａの流量が、チャンバー３８内の結露を防ぐことができる最小の流量となるように、空気流量可変機構１４を調節してもよい。

このように構成すると、冷熱蓄熱時にチャンバーに供給される空気量が適切に調節されることとなり、搬送動力を低減することができる。

また、本発明の第６の態様に係る冷暖房システムとして、例えば図１に示すように、上記本発明の第２の態様乃至第５の態様のいずれか１つの態様に係る冷暖房システム１において、切換手段４０が、温調機器１１から導出された空気Ａの一部をチャンバー３８及び冷暖房対象室Ｒに供給せずに温調機器１１に戻すバイパス機構を有し；冷熱蓄熱時に、チャンバー３８に供給される空気Ａの流量が、チャンバー３８内の結露を防ぐことができる最小の流量となるように、前記バイパス機構を調節して温調機器１１から導出された空気Ａの一部をチャンバー３８に供給せずに温調機器１１に戻してもよい。

このように構成すると、冷熱蓄熱時に温調機器を全負荷運転させつつ温調機器に戻される空気の温度の上昇を抑制することができ、温調機器の運転効率を高めて消費エネルギーを抑制することができる。

本発明によれば、コンクリートスラブに埋設された冷温液管であって、冷却された液体を冷熱蓄熱時に流し、加熱された液体を温熱蓄熱時に流す冷温液管を備えるので、コンクリートスラブへの蓄熱効率を向上させることができる。また、冷暖房対象室内の冷房を行う時にチャンバー内の空気を温調機器に導入して温度が調節された該空気を冷暖房対象室に供給し、冷暖房対象室内の暖房を行う時に冷暖房対象室内の空気を温調機器に導入して温度が調節された該空気をチャンバーに供給するように構成されているので、冷暖房対象室内の空気の流れが、冷房時に上方から下方へ、暖房時に下方から上方へと動くこととなり、冷暖房対象室内の冷房時の冷房効率及び暖房時の暖房効率の双方とも向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る冷暖房システム１を説明する。図１は、冷暖房システム１の系統図である。冷暖房システム１は、冷温液管としての冷温水埋設管２１と、温調機器としての空調機１１と、冷熱又は温熱を発生させる熱源機１６と、チャンバー３８と、冷暖房用の空気Ａの流れ方向を切り換える切換手段４０と、冷暖房システム１を制御する制御装置２とを備えている。

冷温水埋設管２１は、コンクリートスラブＳ（以下、単に「スラブＳ」という。）に埋設され、スラブＳを冷却又は加熱する熱媒体としての媒体水Ｌを流す管である。媒体水Ｌは、スラブＳを冷却するときの冷水ＬＣとスラブＳを加熱するときの温水ＬＨとの総称である。冷水ＬＣは、冷暖房対象室Ｒ（以下、単に「対象室Ｒ」という。）の冷房時季に冷温水埋設管２１内を流れる、冷房時季の外気よりも低温の媒体水Ｌである。温水ＬＨは、対象室Ｒの暖房時季に冷温水埋設管２１内を流れる、暖房時季の外気よりも高温の媒体水Ｌである。冷温水埋設管２１は、スラブＳの単位面積あたりの熱伝達面積を増大させる観点から、蛇行させて配設されている。また、冷温水埋設管２１は、スラブＳ内における漏水防止の観点から、可とう性を有し、継手を用いずに蛇行させることができる材質で形成されていることが好ましい。冷温水埋設管２１には、典型的には、架橋ポリエチレン管やポリブデン管が用いられる。

空調機１１は、空気Ａの温度を調節可能な機器であり、典型的には汎用のエアハンドリングユニットが用いられる。空調機１１は、空気Ａの湿度も調節可能なように構成されている。空調機１１は、導入した空気Ａを冷却又は加熱するコイル１２と、コイル１２で温度が調節された空気Ａを圧送するファン１３と、ファン１３の回転速度を調節して送風量を調節する空気流量可変機構としてのインバータ１４とを有している。インバータ１４は、実際にはファン１３に電力を送電する動力盤（不図示）内に配設されているが、図１では説明の便宜上、空調機１１の構成部材として示している。また、空調機１１は、加湿器（不図示）及びエリミネータ（不図示）を有している。

熱源機１６は、冷温水埋設管２１と空調機１１のコイル１２とに供給する冷水ＬＣ及び温水ＬＨを製造する機器である。熱源機１６は、典型的には汎用のヒートポンプチラーであるが、冷温水発生機等であってもよい。また、冷水ＬＣを製造する冷凍機等の冷熱源機と、温水ＬＨを製造するボイラー等の温熱源機とを別々に設けることとしてもよい。

チャンバー３８は、スラブＳの上方に設けられた対象室Ｒの床面Ｐと、スラブＳとの間の空間として形成されている。床面Ｐは、対象室Ｒとチャンバー３８とを区画する区画面となっている。床面Ｐは、典型的にはフリーアクセスフロアにより構成されるが、木材等で構成されていてもよい。

床面Ｐには、遮断機構を有する通気口としてのシャッター３９が複数配設されている。シャッター３９は、例えば、複数のスリットが間隔を隔てて形成された平板が２枚重ねられて構成され、２枚の平板の面を相互にずらすことにより、両平板のスリットが連通すると開となり、一方の平板のスリットが他方の平板で塞がれることにより閉となるように構成されている。このようなシャッター３９を開にすることでチャンバー３８と対象室Ｒとの間で床面Ｐでの空気Ａの流通が可能となり、シャッター３９を閉にすることでチャンバー３８と対象室Ｒとの間の床面Ｐでの空気Ａの流通を遮断することができる。シャッター３９は、２枚の平板のずらし加減により開口面積を任意に変えることができるように構成されている。シャッター３９の開度は、典型的にはアクチュエータ（不図示）により調節されるように構成されているが、手動で調整するように構成されていてもよい。

冷温水埋設管２１は、一端が熱源機１６の媒体水導出口１６ａと冷温水往管２２で接続され、他端が熱源機１６の媒体水導入口１６ｂと冷温水還管２３で接続されている。冷温水往管２２には、媒体水Ｌを圧送する冷温水ポンプ２５が配設されている。冷温水ポンプ２５は、インバータ（不図示）により回転速度を調節することができ、媒体水Ｌの吐出量を変えることができるように構成されている。冷温水ポンプ２５の下流の冷温水往管２２には、コイル往管２８の一端が接続されており、コイル往管２８の他端は空調機１１のコイル１２に接続されている。また、冷温水還管２３には、コイル還管２９の一端が接続されており、コイル還管２９の他端はコイル１２に接続されている。また、冷温水還管２３には冷温水還弁２３ｖが、コイル還管２９にはコイル還弁２９ｖがそれぞれ配設されており、媒体水Ｌの流通の遮断あるいは媒体水Ｌの流量の調節をすることができるように構成されている。

空調機１１の空気導入口１１ｂには、外気を搬送する外気ダクト３１と、チャンバー３８又は対象室Ｒ内から還ってきた空気を空調機１１に導くレタンダクト３２とが接続されている。空調機１１の空気導出口１１ａには、温度が調節された空気Ａを搬送するサプライダクト３３が接続されている。対象室Ｒの上方には、対象室Ｒに空気Ａを供給又は対象室Ｒ内の空気Ａを受け入れる室ダクト３４が接続されている。チャンバー３８には、チャンバー３８に空気Ａを供給又はチャンバー３８内の空気Ａを受け入れるチャンバーダクト３５が接続されている。レタンダクト３２、サプライダクト３３、室ダクト３４、チャンバーダクト３５は、空気Ａの流れ方向を切り換える切換手段としての切換機構４０に接続されている。外気ダクト３１には、外気の流通を遮断可能な外気ダンパ４９が配設されている。

切換機構４０は、レタンダクト３２とチャンバーダクト３５とを接続する第１ダクト４１と、チャンバーダクト３５とサプライダクト３３とを接続する第２ダクト４２と、サプライダクト３３と室ダクト３４とを接続する第３ダクト４３と、室ダクト３４とレタンダクト３２とを接続する第４ダクト４４とを有している。第１ダクト４１には第１ダンパ４１ｄが配設されており、同様に第２ダクト４２には第２ダンパ４２ｄが、第３ダクト４３には第３ダンパ４３ｄが、第４ダクト４４には第４ダンパ４４ｄが、それぞれ配設されている。各ダンパ４１ｄ〜４４ｄは、開とすることにより第１ダクト４１〜第４ダクト４４内をそれぞれ空気Ａが流れるようにし、閉とすることにより第１ダクト４１〜第４ダクト４４内の空気Ａの流れをそれぞれ遮断することができるように構成されている。

制御装置２は、空調機１１と信号ケーブルで接続されており、ファン１３の発停やインバータ１４の調節によるファン１３の回転速度を制御することができるように構成されている。また、制御装置２は、熱源機１６と信号ケーブルで接続されており、冷水ＬＣ及び温水ＬＨのいずれを製造するかを含む導出する媒体水Ｌの温度を制御することができるように構成されている。また、制御装置２は、冷温水ポンプ２５と信号ケーブルで接続されており、発停や、回転速度の調節による媒体水Ｌの流量を制御することができるように構成されている。また、制御装置２は、冷温水還弁２３ｖ、コイル還弁２９ｖと信号ケーブルでそれぞれ接続されており、媒体水Ｌの流通の遮断あるいは媒体水Ｌの流量を調節することができるように構成されている。また、制御装置２は、複数のシャッター３９と信号ケーブルでそれぞれ接続されており、各シャッター３９を遠隔で開閉させることができるように構成されている。また、制御装置２は、各ダンパ４１ｄ〜４４ｄ、４９と信号ケーブルでそれぞれ接続されており、各ダンパ４１ｄ〜４４ｄを遠隔で開閉させることができるように構成されている。

続いて、冷暖房システム１の作用について説明する。なお、以下の説明において言及する冷暖房システム１を構成する部材の符号は、図１を参照することとする。
（冷房時季）
図２は、冷房時季の冷暖房システム１の媒体水Ｌ及び空気Ａの流れを示す図であり、（ａ）は蓄熱運転時のフロー図、（ｂ）は対象室Ｒの冷房運転時のフロー図である。図２において、各バルブ２３ｖ、２９ｖ、各ダンパ４１ｄ〜４４ｄ、４９、各シャッター３９（３９Ｅ）の白抜きは「開」を、黒塗りは「閉」を示す。まず、図２（ａ）を参照して、蓄熱運転時（冷熱蓄熱時）の冷暖房システム１の作用を説明する。蓄熱運転は、典型的には、夜間、対象室Ｒの冷房が行われていないときに行われる。冷熱蓄熱を行う際、制御装置２は、外気ダンパ４９、第１ダンパ４１ｄ及び第３ダンパ４３ｄを閉じ、第２ダンパ４２ｄ及び第４ダンパ４４ｄを開けると共に、チャンバー３８へのチャンバーダクト３５の接続口から最も遠いシャッター３９を開とし、残りのシャッター３９を閉とする。また、各バルブ２３ｖ、２９ｖを開とする。そして、制御装置２は、熱源機１６及び冷温水ポンプ２５を起動する。

冷温水ポンプ２５が起動すると、媒体水Ｌが、熱源機１６から導出されて冷温水往管２２、冷温水埋設管２１、冷温水還管２３をこの順番で流れて再び熱源機１６に流入する。その一方で、冷温水往管２２を流れる媒体水Ｌの一部が分流してコイル往管２８、コイル１２、コイル還管２９をこの順番で流れて冷温水還管２３に流入する。熱源機１６が起動することで、熱源機１６に導入された媒体水Ｌが冷却され、スラブＳに冷熱を蓄熱可能な温度の冷水ＬＣが製造される。つまり、冷温水埋設管２１を流れる冷水ＬＣは、スラブＳに冷熱を蓄熱可能な温度となっている。

冷水ＬＣが冷温水埋設管２１を流れると、冷水ＬＣの冷熱がスラブＳに伝達され、スラブＳが冷やされる。スラブＳを構成するコンクリートは熱伝導率が比較的小さい材料であるため、スラブＳは、金属のような熱伝導率の大きい材料を冷却する場合に比べて全体を冷却するのに時間がかかるが、一旦冷却されると自然に放熱しにくい。スラブＳは、冷却により温度が低くなるほど冷熱蓄熱量が増大することとなる。その反面、スラブＳが露点温度以下に冷却されるとスラブＳの表面に結露が発生し、躯体の劣化やカビ発生の原因となりうる。このような不都合を回避するため、スラブＳに結露を生じさせないことが好ましい（従来は、このような不都合を回避するため、媒体水Ｌを用いた冷熱の躯体蓄熱が行われていなかった。）。

本実施の形態に係る冷暖房システム１では、スラブＳへの冷熱蓄熱時に、空調機１１をも起動する。空調機１１が起動すると、空気Ａが、空調機１１から導出されてサプライダクト３３、第２ダクト４２、チャンバーダクト３５を流れてチャンバー３８に流入する。空気Ａがチャンバー３８内に流入すると、チャンバー３８内に存在していた空気Ａが開となっているシャッター３９Ｅを通過して対象室Ｒに流入する。このため、チャンバー３８内に空気Ａの流れが発生し、この空気Ａの流れが、空気の停滞に伴って空気が露点温度以下に冷却されることを防ぎ、スラブＳの表面における結露発生を抑制することとなる。また、チャンバー３８内に空気が流入することでチャンバー３８内が正圧となり、露点温度の高い空気がチャンバー３８内に侵入することを防いでスラブＳの表面における結露発生を抑制することができる。チャンバー３８内の正圧は、露点温度の高い空気が侵入することを防ぎつつチャンバー３８内の水蒸気分圧が大きくならない程度の小さな正圧とすることが好ましい。対象室Ｒに流入した空気Ａは、その後室ダクト３４、第４ダクト４４、レタンダクト３２を流れて空調機１１に流入する。

空調機１１から導出される空気Ａの流量は、チャンバー３８内に結露が生じないようにするために必要な最小の流量となるように制御される。このとき、シャッター３９Ｅの開口面積（空気Ａが通過する面積）をできるだけ小さくしてチャンバー３８内の気密度を上昇させることにより、チャンバー３８内の結露を防止するための空気Ａの供給量を最小化することができ、空気Ａの搬送動力を低減することができる。また、空調機１１から導出される空気Ａは、スラブＳへの冷熱蓄熱を補助しつつチャンバー３８内に結露が生じないように温度及び湿度が調節されていることが好ましい。本実施の形態では、熱源機１６から導出された冷水ＬＣが冷温水埋設管２１とコイル１２とに供給されるので、チャンバー３８へ供給される空気Ａの流量が最小化されることと相俟って、共に冷水ＣＬによって冷却されるスラブＳと空調機１１から導出される空気Ａとが同程度の温度となり、冷却されたスラブＳと同程度の温度の空気Ａがチャンバー３８内に供給されることとなって、チャンバー３８内の結露の発生を効果的に抑制することができる。チャンバー３８に供給される空気Ａは、その温度が冷熱蓄熱されたときのスラブＳの温度に近いと冷熱蓄熱の妨げにならず、その湿度が低いとスラブＳに接する空気Ａの水蒸気分圧が小さくなってスラブＳの表面における結露の発生が抑制される。このとき、空調機１１から導出される空気Ａの流量が少ないほど温度及び湿度を調節する際の消費エネルギーが小さくなり好適である。このように、冷暖房システム１は、スラブＳ内に冷水ＬＣを流して躯体（スラブＳ）に冷熱を蓄熱しつつチャンバー３８内に空気Ａを供給するので、効率よく冷熱蓄熱を行いつつチャンバー３８内の結露の発生を防ぐことができる。

次に図２（ｂ）を参照して、対象室Ｒの冷房運転時の冷暖房システム１の作用を説明する。冷房運転は、典型的には昼間に行われる。冷房運転を行う際、制御装置２は、外気ダンパ４９、第１ダンパ４１ｄ及び第３ダンパ４３ｄを開け、第２ダンパ４２ｄ及び第４ダンパ４４ｄを閉じると共に、各シャッター３９を開とする。また、制御装置２は、冷温水還弁２３ｖを閉じ、コイル還弁２９ｖを開ける。そして、制御装置２は、熱源機１６及び冷温水ポンプ２５を起動する。すると、冷水ＬＣが冷温水埋設管２１には供給されずにコイル１２に供給される。

また、制御装置２は空調機１１も起動する。空調機１１が起動すると、対象室Ｒを冷房可能な空気Ａ（典型的には対象室Ｒの設定温度よりも１０℃程度低い温度の空気Ａ）が、空調機１１から導出されてサプライダクト３３、第３ダクト４３、室ダクト３４を流れて対象室Ｒの上部に供給される。冷却された空気Ａが対象室Ｒに供給されると、既に冷房に利用されて温度が上昇した空気Ａが、新たに供給された空気Ａに押し出されるように各シャッター３９からチャンバー３８に流入する。チャンバー３８内に流入した空気Ａは、チャンバーダクト３５、第１ダクト４１、レタンダクト３２を流れて再び空調機１１に流入する。このとき、レタンダクト３２を流れる空気Ａの一部は排気ダクト（不図示）を介して屋外に排出される。空調機１１には、チャンバー３８から導かれてきた空気Ａのほか、屋外に排出された分に相当する外気が外気ダクト３１を介して導入される。空調機１１内では導入されたレタン空気Ａと外気とがミキシングされ、対象室Ｒの冷房に適した温度及び湿度に調節された後、対象室Ｒに向けて供給される。

対象室Ｒからチャンバー３８に流入した空気Ａがチャンバーダクト３５に向かってチャンバー３８内を流れる際、空気Ａは冷熱蓄熱時に冷却されたスラブＳから冷熱を受熱して温度が低下する（厳密には空気Ａの熱がスラブＳに移動することによって空気Ａが冷やされるのであるが、ここで有用であるのは冷熱であることに鑑み便宜上冷熱を受熱すると表現している。）。これにより、チャンバーダクト３５に流入する空気Ａの温度は、室ダクト３４から対象室Ｒに供給される空気よりも高く、対象室Ｒからチャンバー３８に流入する温度よりも低くなる。そして、レタンダクト３２を介して空調機１１に流入する空気Ａの温度は、スラブＳが蓄熱されていない場合よりも低くなる。空調機１１に流入する空気Ａの温度が低くなれば、対象室Ｒの冷房に適した温度に調節する際に要するエネルギーが少なくて済む。冷暖房システム１は、一般的に世間の電力消費量が少ない夜間に冷熱蓄熱が行われることと相俟って、昼間の消費電力を低減することができ、電力利用の平準化に寄与することとなる。また、冷暖房システム１は、対象室Ｒの冷房時に、密度の大きい冷却された空気Ａが対象室Ｒの上方から下方へと流れるように、切換機構４０が設定されるため、効率のよい冷房を行うことができる。

（暖房時季）
次に図３を参照して、暖房時季の冷暖房システム１の作用を説明する。図３は、暖房時季の冷暖房システム１の媒体水Ｌ及び空気Ａの流れを示す図であり、（ａ）は蓄熱運転時のフロー図、（ｂ）は対象室Ｒの暖房運転時のフロー図である。図３においても、各バルブ２３ｖ、２９ｖ、各ダンパ４１ｄ〜４４ｄ、４９、各シャッター３９の白抜きは「開」を、黒塗りは「閉」を示す。まず、図３（ａ）を参照して、蓄熱運転時（温熱蓄熱時）の冷暖房システム１の作用を説明する。蓄熱運転は、典型的には、夜間、対象室Ｒの暖房が行われていないときに行われる。温熱蓄熱を行う際、制御装置２は、各ダンパ４１ｄ〜４４ｄ、４９及び各シャッター３９を閉とする。また、制御装置２は、冷温水還弁２３ｖを開け、コイル還弁２９ｖを閉じる。そして、制御装置２は、熱源機１６及び冷温水ポンプ２５を起動する。

冷温水ポンプ２５が起動すると、媒体水Ｌが、熱源機１６から導出されて冷温水往管２２、冷温水埋設管２１、冷温水還管２３をこの順番で流れて再び熱源機１６に流入する。他方、媒体水Ｌは、コイル１２には供給されない。熱源機１６が起動することで、熱源機１６に導入された媒体水Ｌが加熱され、スラブＳに温熱を蓄熱可能な温度の温水ＬＨが製造される。つまり、冷温水埋設管２１を流れる温水ＬＨは、スラブＳに温熱を蓄熱可能な温度となっている。温水ＬＨが冷温水埋設管２１を流れると、温水ＬＨの温熱がスラブＳに伝達され、スラブＳが温められる。このようにして、スラブＳに温熱が蓄熱される。このとき、各シャッター３９が閉じているためチャンバー３８内に空気の流動がなく、スラブＳからの放熱が抑制されている。

次に図３（ｂ）を参照して、対象室Ｒの暖房運転時の冷暖房システム１の作用を説明する。暖房運転は、典型的には昼間に行われる。暖房運転を行う際、制御装置２は、外気ダンパ４９、第２ダンパ４２ｄ及び第４ダンパ４４ｄを開け、第１ダンパ４１ｄ及び第３ダンパ４３ｄを閉じると共に、各シャッター３９を開とする。また、制御装置２は、冷温水還弁２３ｖを閉じ、コイル還弁２９ｖを開ける。そして、制御装置２は、熱源機１６及び冷温水ポンプ２５を起動する。すると、温水ＬＨが冷温水埋設管２１には供給されずにコイル１２に供給される。

また、制御装置２は空調機１１も起動する。空調機１１が起動すると、加熱された空気Ａが、空調機１１から導出されてサプライダクト３３、第２ダクト４２、チャンバーダクト３５を流れてチャンバー３８に流入する。チャンバー３８に流入した空気Ａは、温熱蓄熱時に加熱されたスラブＳから温熱を受熱して温度が上昇する。空気Ａが対象室Ｒに供給される前にスラブＳから受熱することにより、空調機１１から導出される空気Ａの温度を対象室Ｒに供給する際の空気Ａの温度よりも低くすることができ、空調機１１における消費エネルギーを削減することができる。冷暖房システム１は、一般的に世間の電力消費量が少ない夜間に温熱蓄熱が行われることと相俟って、昼間の消費電力を低減することができ、電力利用の平準化に寄与することとなる。

チャンバー３８内でさらに温度が上昇して対象室Ｒの暖房に適した温度になった空気Ａは、各シャッター３９の開口から対象室Ｒに供給される。温度が上昇した空気Ａが対象室Ｒに供給されると、既に暖房に利用されて温度が低下した空気Ａが、新たに供給された空気Ａに押し出されるように対象室Ｒの上部から室ダクト３４に流入する。室ダクト３４に流入した空気Ａは、第４ダクト４４、レタンダクト３２を流れて再び空調機１１に流入する。このとき、レタンダクト３２を流れる空気Ａの一部は排気ダクト（不図示）を介して屋外に排出される。空調機１１には、対象室Ｒから導かれてきた空気Ａのほか、屋外に排出された分に相当する外気が外気ダクト３１を介して導入される。空調機１１内では導入されたレタン空気Ａと外気とがミキシングされ、対象室Ｒの暖房に適した温度に調節された後（この際好ましくは湿度も調節される）、チャンバー３８に向けて供給される。冷暖房システム１は、対象室Ｒの暖房時に、密度の小さい加熱された空気Ａが対象室Ｒの下方から上方へと流れるように切換機構４０が設定されるため、効率のよい暖房を行うことができる。

以上の説明では、蓄熱運転時に冷温液管としての冷温水埋設管２１を流れる液体が媒体水Ｌ（冷水ＬＣ及び温水ＬＨである水）であるとしたが、水以外の液体（例えば不凍液等）であってもよい。

以上の説明では、空調機１１がエアハンドリングユニットであるとしたが、ファンコイル等、温度調節が可能な他の機器であってもよい。また、空調機１１が空気Ａの湿度を調節可能であるとしたが、湿度が調節できない機器であってもよい。しかしながら、湿度を調節することができると、冷熱蓄熱時にチャンバー３８内の空気Ａの水蒸気分圧を確実に小さくすることができ、チャンバー３８内の結露を防ぐことができるため好ましい。

以上の説明では、冷熱蓄熱時にチャンバー３８へ供給される空気Ａが空調機１１で冷却されることとしたが、冷熱蓄熱時におけるチャンバー３８内の結露を抑制することができれば、冷却されていない空気Ａが供給されることとしてもよい。しかしながら、チャンバー３８内の結露を確実に抑制する観点から、冷却されたスラブＳの温度に近い温度の空気Ａがチャンバー３８内に供給されることが好ましい。

以上の説明では、冷熱蓄熱時に第３ダンパ４３ｄを閉じることとしたが、第３ダンパ４３ｄを所定の開度で開いてチャンバー３８に供給される空気Ａの一部をレタンダクト３２にバイパスさせることにより、チャンバー３８への空気Ａの供給量を最小化することとしてもよい。この際「所定の開度」は、典型的には、空調機１１から導出された空気Ａからチャンバー３８内の結露を防ぐためにチャンバー３８に供給される最小の流量の空気Ａを差し引いた残りの流量の空気Ａを通過させることができる開度である。第３ダンパ４３ｄを所定の開度で開いてチャンバー３８に供給される空気Ａの一部をレタンダクト３２にバイパスさせると、レタンダクト３２から空調機１１に流入する空気Ａの温度がバイパスさせない場合よりも低くなって、空調機１１の負荷がさらに小さくなり、ひいては空調機１１におけるエネルギーの消費量がより少なくなる。

以上の説明では、冷房運転時に冷水ＬＣを冷温水埋設管２１に供給しないこととしたが、冷房運転時に冷水ＬＣを冷温水埋設管２１に供給してスラブＳを冷却してもよい。また、暖房運転時に温水ＬＨを冷温水埋設管２１に供給しないこととしたが、暖房運転時に温水ＬＨを冷温水埋設管２１に供給してスラブＳを加熱してもよい。

本発明の実施の形態に係る冷暖房システムの系統図である。 本発明の実施の形態に係る冷暖房システムの冷房時季の媒体水及び空気の流れを示す図である。（ａ）は蓄熱運転時のフロー図、（ｂ）は対象室の冷房運転時のフロー図である。 本発明の実施の形態に係る冷暖房システムの暖房時季の媒体水及び空気の流れを示す図である。（ａ）は蓄熱運転時のフロー図、（ｂ）は対象室の暖房運転時のフロー図である。

符号の説明

１ 冷暖房システム
１１ 空調機（温調機器）
１４ インバータ（空気流量可変機構）
２１ 冷温水埋設管（冷温液管）
３８ チャンバー
３９ シャッター（遮断機構付通気口）
４０ 切換手段
Ａ 空気
Ｐ 床面（区画面）
Ｌ 媒体水（液体）
ＬＣ 冷水
ＬＨ 温水
Ｒ 冷暖房対象室
Ｓ コンクリートスラブ

Claims (3)

1. コンクリートスラブに埋設された冷温液管であって、冷却された液体を冷熱蓄熱時に流し、加熱された液体を温熱蓄熱時に流す冷温液管と；
   前記冷温液管が埋設されたコンクリートスラブと冷房及び暖房が行われる冷暖房対象室との間に形成され、前記冷暖房対象室との区画面で空気の流通が可能なチャンバーと；
   空気を導入し、導入した前記空気の温度を調節して導出する温調機器と；
   前記冷暖房対象室内の空気を前記温調機器に導入し該空気を前記チャンバーに供給する空気の流れと、前記チャンバー内の空気を前記温調機器に導入し該空気を前記冷暖房対象室に供給する空気の流れとに切り換える切換手段とを備え；
   前記冷暖房対象室内の冷房を行う時に前記チャンバー内の空気を前記温調機器に導入して温度が調節された該空気を前記冷暖房対象室に供給し、前記冷暖房対象室内の暖房を行う時に前記冷暖房対象室内の空気を前記温調機器に導入して温度が調節された該空気を前記チャンバーに供給するように構成された；
   冷暖房システム。
2. 前記冷熱蓄熱時に、前記チャンバーに空気が供給されるように構成された；
   請求項１に記載の冷暖房システム。
3. 前記温調機器が、導入した空気の湿度を調節可能に構成され；
   前記冷熱蓄熱時に、前記冷暖房対象室内の空気を前記温調機器に導入し温度及び湿度が調節された該空気を前記チャンバーに供給するように構成された；
   請求項２に記載の冷暖房システム。

Images