JP2009121735A - 全面床吹き出し空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄熱材自体の製造コストを抑制し、蓄熱性能、放熱性能の向上をよくし、かつ安価な施工を実現することができる全面床吹き出し空調システムを提供する。
【解決手段】本発明の全面床吹き出し空調システムは、床スラブ１と、この床スラブ１上に設けられ吹出孔３ｂが形成されたフロアパネル３と、該床スラブ１と該フロアパネル３との間に配置される空気と直接熱交換が可能な板状潜熱蓄熱材１０と、該板状潜熱蓄熱材１０を支持する潜熱蓄熱材支持体１５と、からなり、該板状潜熱蓄熱材１０の両端には吊り下げ用穴部１８が設けられ、該板状潜熱蓄熱材１０は該吊り下げ用穴部１３を利用して該潜熱蓄熱材支持体１５によって該フロアパネル側から吊り下げられることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、オフィスビル等のビルディングに二重床を敷設し、二重床から室内に空調空気を吹き出す空調方式において、特に昼間等の放熱運転時に潜熱蓄熱材に蓄熱された熱を放熱し、二重床の吹出孔から室内に給気する全面床吹き出し空調システムに関する。

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、また、二重床の全面から室内に空調エアを吹き出す全面床吹き出し空調方式が採用され始めている。

また、この方式において、従来、二重床の下面に潜熱蓄熱材を配設し、夜間等の蓄熱運転時に潜熱蓄熱材に蓄熱させておき、昼間等の放熱運転時に潜熱蓄熱材に蓄熱された熱を放熱し、二重床の吹出孔から室内に給気する提案がなされている。このような蓄熱空調によれば、安価な夜間電力を利用して蓄熱し、これを昼間のオフィスアワーに利用することが可能となる。

例えば、特許文献１（特開２００３−１８５３７３号公報）には、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ーと、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、給気チャンバー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が開示されている。
特開２００３−１８５３７３号公報

ところが、特許文献１に記載の潜熱蓄熱材を用いた全面床吹出空調システムでは、粒状の潜熱蓄熱材を二重床内に設置するものである。このような粒状の潜熱蓄熱材は、表面積が大きく熱交換性能は優れるものの、蓄熱材自体の製造コストが高くなってしまう、という問題があった。

すなわち、従来の全面床吹出空調システムは、蓄熱性能、放熱性能は良好であるが、安価に施工することが困難であり、施工を含めたトータル面においてはバランスに欠けるものであったことは否めない。

この発明は、上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、床スラブと、該床スラブ上に設けられ吹出孔が形成されたフロアパネルと、該床スラブと該フロアパネルとの間に配置される空気と直接熱交換が可能な板状潜熱蓄熱材と、該板状潜熱蓄熱材を支持する潜熱蓄熱材支持体と、からなり、該板状潜熱蓄熱材の両端には吊り下げ用穴部が設けられ、該板状潜熱蓄熱材は該吊り下げ用穴部を利用して該潜熱蓄熱材支持体によって該フロアパネル側から吊り下げられることを特徴とする全面床吹き出し空調システムである。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の全面床吹き出し空調システムにおいて、該潜熱蓄熱材支持体は、該吊り下げ用穴部を利用して該潜熱蓄熱材支持体の吊り下げシャフトに挿通されることを特徴とする。

本発明の全面床吹き出し空調システムによれば、蓄熱材自体の製造コストを抑制することができ、蓄熱性能、放熱性能を維持しつつ、かつ安価に全面床吹出空調システムを施工することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係る全面床吹き出し空調システムの二重床構造を示す図であり、図２は本発明の実施の形態に係る全面床吹き出し空調システムに用いるフロアパネル単体の平面図であり、図３は本発明の実施の形態に係る全面床吹き出し空調システムに用いる潜熱蓄熱材支持体の斜視図である。

図１乃至図３において、１は床スラブ、２は支柱、２ａはベース部、２ｂは下部柱部、２ｃは上部柱部、２ｄは支持部、３はフロアパネル、３ａは溝、３ｂは吹出孔、４は給気チャンバー、１０は板状潜熱蓄熱材、１５は潜熱蓄熱材支持体、１６はベース部、１７は支柱部、１８は吊り下げシャフトをそれぞれ示している。

床スラブ１上には支柱２が立設され、支柱２上に多数のフロアパネル３が敷設され、この構成により、フロアパネル３の下部即ち二重床内には給気チャンバー４が形成される。フロアパネル３には、複数の給気拡散用の溝３ａが形成され、また、溝３ａ内に複数の吹出孔３ｂが形成されている。さらに、フロアパネル３の四隅には嵌合穴３ｃが形成されている。

フロアパネル３を支持する支柱２は、床スラブ１に接着材により固定されるベース部２ａと、ベース部２ａ上に立設された下部柱部２ｂおよび上部柱部２ｃと、フランジ状の支持部２ｄとからなっている。フロアパネル３は、支柱２の支持部２ｄによって支持される。

板状潜熱蓄熱材１０は、ベース部１６と、このベース部１６上に立設する支柱部１７、支柱部１７との間に渡された吊り下げシャフト１８とから構成されており、この吊り下げシャフト１８によって、複数の板状潜熱蓄熱材１０をフロアパネル３直下に吊り下げられるようになっている。

板状潜熱蓄熱材１０の高さは、一般的な冷房負荷の事務所ビルで、高さは５０〜１００ｍｍとし、通常のＯＡフロア（二重床）の高さ（１５０ｍｍ〜２００ｍｍ）に設置しても、板状潜熱蓄熱材１０の下部に配線スペース、空調スペースを十分に確保することができるようになっている。

また、図３に示される一単位の潜熱蓄熱材支持体１５に吊り下げる板状潜熱蓄熱材１０の枚数は、空調負荷に合わせて４枚から１３枚程度設置し（図の例では、１１枚）、蓄熱量を調整するようにする。図３に示される一単位の潜熱蓄熱材支持体１５は、上部からみたとき、フロアパネル３の大きさ（５００ｍｍ×５００ｍｍ）に略相似の形状とすることにより、配線工事時、施工時などに作業性を増すことができる。このような構成によって、本発明の全面床吹き出し空調システムでは、ＯＡフロアとしての機能を維持しつつ、蓄熱性能、放熱性能の向上をよくし、かつ安価な施工を実現することができる。

次に、本発明の全面床吹出空調システムに用いる板状潜熱蓄熱材１０について説明する。図４は本発明の実施の形態に係る全面床吹き出し空調システムに用いる板状潜熱蓄熱材を示す図である。図４（ａ）は板状潜熱蓄熱材１０を側面から見た図であり、図４（ｂ）は板状潜熱蓄熱材１０を上面から見た図である。図４において、１１は薄肉部、１２は厚肉部、１３は吊り下げ用穴部をそれぞれ示している。

本発明に用いる潜熱蓄熱材は、概略、図４に示すような、略板状の潜熱蓄熱材であり、このような板状の潜熱蓄熱材は、ある程度の表面積を確保することでき、適度に蓄放熱を実現することができるために採用されるものである。ただ、本発明は必ずしもこのような潜熱蓄熱材を使用することに限定されるものではない。潜熱蓄熱材の主要素材としては、例えばパラフィンなどの相変化物質（Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）が用いられ、このような潜熱蓄熱材によって空気との熱交換が行われる。

上記のような、板状の潜熱蓄熱材は、従来例の粒状の潜熱蓄熱材に比べて、ある程度の大きさのバルクとして製造することが可能であるので、製造コストを下げることができ、蓄熱性能、放熱性能を維持しつつ、かつ安価に全面床吹出空調システムを施工することが可能となる。

例えば、この潜熱蓄熱材は、ゲル剤などのポリマーに潜熱蓄熱材料を含浸させ担持させたものとして、潜熱蓄熱材料としては、上記のようなパラフィンなどの炭化水素化合物、芳香族化合物、有機脂肪酸や硫酸ナトリウム１０水塩などの無機含水塩を含有するものとすることができる。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。

潜熱蓄熱材による蓄熱量は、パラフィン７０−９０％含浸（かさ密度８００ｋｇ／ｍ³ の場合、潜熱１２０〜１５０Ｊ／ｇ）の場合、厚さ３０ｍｍ設置すると２８８０〜３６００ｋＪ／ｍ² となり、これは床スラブのみの躯体蓄熱を５時間行った蓄熱量１０６８ｋＪ／ｍ² の２〜３倍となり、蓄熱量が増加する。

図４に示すように、板状潜熱蓄熱材１０は厚さｄの厚肉部１２の周縁に、幅ｗ、高さｈの薄肉部１１が形成される形状をなしており、薄肉部１１の両端上方に吊り下げ用穴部１３が設けられている。
薄肉部１１に形成された吊り下げ用穴部１３には、施工の際に吊り下げシャフト１８が挿通されて、フロアパネル３直下に吊り下げられるようになっている。

本発明の板状潜熱蓄熱材１０は、粒状の潜熱蓄熱材に比べて、ある程度の大きさのバルクとして製造することが可能であり、製造コストを下げることができものであるが、その厚さｄをあまり厚くすると熱交換性能が低減するので、その厚さは１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることが望ましい。

図５は本実施形態に用いる板状潜熱蓄熱材と比較例に係る板状潜熱蓄熱材とを比較する図である。図５は、板状潜熱蓄熱材の厚さｄを変化に伴う、熱交換性能（Ｋ［Ｗ／ｍｍ²・℃］、放熱量［Ｗ］）の変化を示す図である。一般的な事務所ビルの空調負荷を処理する範囲としては、放熱量が７９．７Ｗ〜３３．７Ｗ程度の潜熱蓄熱材を用いることで十分であることを鑑みて、本発明の全面床吹き出し空調システムに用いる板状潜熱蓄熱材１０としては、厚さｄを１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下に設定している。

また、板状潜熱蓄熱材１０の幅ｗは４００ｍｍ以上５００ｍｍ以下とするのが好適である。これはフロアパネル３の１枚の大きさが５００ｍｍ×５００ｍｍであるので、幅ｗを４００ｍｍ以上５００ｍｍ以下とすることで、設置時に一枚ごとのフロアパネル３に対応するようにして板状潜熱蓄熱材１０を納めることが可能となる。これにより、配線工事時にはフロアパネル３単位で取り外すことで配線工事が可能となる。

また、板状潜熱蓄熱材１０の高さｈは５０〜１００ｍｍとするのがよい。これは通常の二重床の高さが１５０ｍｍから２００ｍｍ程度であり、板状潜熱蓄熱材１０を配置してもなお、配線スペース、空地スペースを確保することが可能となるためである。

以上のように構成される板状潜熱蓄熱材１０の設置方法では、フロアパネル３を取り外し、床スラブ１上の４隅に潜熱蓄熱材支持体１５を設置する。次に、各板状潜熱蓄熱材１０の両端に開けられている吊り下げ用穴部１３を利用して、必要とする蓄熱量に応じて必要な枚数（4枚から１３枚程度）の板状潜熱蓄熱材１０を吊り下げシャフト１８に取り付ける。吊り下げシャフト１８に設けられた板状潜熱蓄熱材１０を潜熱蓄熱材支持体１５に適当な方法によって取り付けて、これを給気チャンバー４内に収容する。

このように板状潜熱蓄熱材１０が設置されたフロアでは、昼間空調時は空気が二重床の給気チャンバー４から室内へ流れるので、板状潜熱蓄熱材１０を二重床の上部に保持されており、板状潜熱蓄熱材１０の間を空気が通過するので、板状潜熱蓄熱材１０と空気が効率よく接触して放熱できる。

また、夜間も板状潜熱蓄熱材１０に冷風を吹き付け蓄熱するので板状潜熱蓄熱材１０を通気可能となる。

以上のような本発明の全面床吹き出し空調システムによれば、蓄熱材自体の製造コストを抑制することができ、蓄熱性能、放熱性能を維持しつつ、かつ安価に全面床吹出空調システムを施工することが可能となる。

次に、以上のようにして構成される潜熱蓄熱材を収容する板状潜熱蓄熱材１０が用いられてなる全面床吹き出し空調システムについて説明する。図６は、本発明の実施の形態に係る全面床吹き出し空調システムの昼間放熱運転の様子を示す図であり、図７は、本発明の実施の形態に係る全面床吹き出し空調システムの夜間蓄熱運転の様子を示す図である。図６及び図７において（A）は全面床吹き出し空調システムであり、（B）全面床吹き出し空調システムの各ダンパによる調節風量比を示している。なお、これまでに説明した符号番号が付された部位は先の説明と同様のものである。

本発明の全面床吹き出し空調システムを図６及び図７を参照して説明する。図中符号５は空調対象室、６はその天井面、７は還気チャンバーとしての天井チャンバー、８は空調機である。また、図中ＭＤ１乃至ＭＤ４は、ダクト中に設けられるダンパである。

図６の昼間放熱運転においては、空調機８は、内蔵している冷却器、加熱器、加湿器、フィルタ（いずれも図示略）により温湿度調整と粉塵除去などを行い、送風機９により給気ダクト２１、吹出口３ｂ（不図示）を通して室内に給気ＳＡを供給し、天井面６に設けた不図示の吸込口から還気ＲＡを天井チャンバー７に吸い込み、主還気口３１から排気ダクト２２を通して空調機５に戻して循環させるようになっている。

なお、還気ＲＡの一部は排気ＥＡとして天井還気ダクト２２系統により外部に排気し、それに見合う量の外気ＯＡを外気吸入ダクト２４から取り入れるようになっている。また、外気吸入ダクト２４と排気ダクト２２の間には図示するようにバイパスダクト２５が接続される。

図６の昼間放熱運転においては、ダンパＭＤ１乃至ＭＤ４を通る各ダンパの定格に対する風量比が図６（Ｂ）に示されるようになるよう各ダンパが調整される。昼間放熱運転においては、ダンパＭＤ２の風量比は０とさせるように閉じられる。これに対して、図７の夜間蓄熱運転においては、ダンパＭＤ１乃至ＭＤ４を通る風量比が図７（Ｂ）に示されるようになるよう各ダンパが調整される。

給気チャンバー４には副還気口３２が設けられており、副還気口３２から床下還気ダクト２３を通して空調機５に戻して循環可能に構成されている。本発明の全面床吹き出し空調システムの夜間蓄熱運転においては、副還気口３２から床下還気ダクト２３を通して空調機５に戻して循環させると同時に、空調対象室５からも還気ＲＡを天井チャンバー７に吸い込み、主還気口３１から天井還気ダクト２２を通して空調機５に戻して循環させるようになっている。この時の風量比を図７（Ｂ）に示すものとなるように各ダンパをコントロールすると、潜熱蓄熱材が効率的に蓄熱される。

次に、本発明の比較例として、床スラブ１の蓄熱のみを用いた全面床吹き出し空調システムについて説明する。図８は、比較例に係る全面床吹き出し空調システムの昼間放熱運転の様子を示す図であり、図９は、比較例に係る全面床吹き出し空調システムの夜間蓄熱運転の様子を示す図である。図８及び図９において、これまでに説明した符号番号が付された部位は先の説明と同様の構成であることを示している。また、図８及び図９において（A）は比較例の全面床吹き出し空調システムであり、（B）全面床吹き出し空調システムの各ダンパによる調節風量比を示している。この比較例においては、潜熱蓄熱材は用いられないので板状潜熱蓄熱材１０に係る構成がない。

特に比較例に係る全面床吹き出し空調システムでは、図９の夜間蓄熱運転においては、ダンパＭＤ２の風量比が０となることが、潜熱蓄熱材を用いた本発明の全面床吹き出し空調システムと大きく異なる。このため、図示しているものの、比較例に係る全面床吹き出し空調システムでは、副還気口３２と床下還気ダクト２３とダンパＭＤ２は不要の構成となる。

以上、本発明の全面床吹き出し空調システムによれば、ＯＡフロアとしての機能を維持しつつ、蓄熱性能、放熱性能の向上をよくし、かつ安価な施工を実現することができる。

なお、以上、種々の実施の形態について説明したが、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇に入るものである。

本発明の実施の形態に係る全面床吹き出し空調システムの二重床構造を示す図である。 本発明の実施の形態に係る全面床吹き出し空調システムに用いるフロアパネル単体の平面図である。 本発明の実施の形態に係る全面床吹き出し空調システムに用いる潜熱蓄熱材支持体の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る全面床吹き出し空調システムに用いる板状潜熱蓄熱材を示す図である。 本実施形態に用いる板状潜熱蓄熱材と比較例に係る板状潜熱蓄熱材とを比較する図である。 本発明の実施の形態に係る全面床吹き出し空調システムの昼間放熱運転の様子を示す図である。 本発明の実施の形態に係る全面床吹き出し空調システムの夜間蓄熱運転の様子を示す図である。 比較例に係る全面床吹き出し空調システムの昼間放熱運転の様子を示す図である。 比較例に係る全面床吹き出し空調システムの夜間蓄熱運転の様子を示す図である。

符号の説明

１・・・床スラブ、２・・・支柱、２ａ・・・ベース部、２ｂ・・・下部柱部、２ｃ・・・上部柱部、２ｄ・・・支持部、３・・・フロアパネル、３ａ・・・溝、３ｂ・・・吹出孔、４・・・給気チャンバー、１０・・・板状潜熱蓄熱材、１１・・・薄肉部、１２・・・厚肉部、１３・・・吊り下げ用穴部、１５・・・潜熱蓄熱材支持体、１６・・・ベース部、１７・・・支柱部、１８・・・吊り下げシャフト、２１・・・給気ダクト、２２・・・天井還気ダクト、２３・・・床下還気ダクト、２４・・・外気吸入ダクト、２５・・・バイパスダクト、３１・・・主還気口、３２・・・副還気口

Claims (2)

1. 床スラブと、
   該床スラブ上に設けられ吹出孔が形成されたフロアパネルと、
   該床スラブと該フロアパネルとの間に配置される空気と直接熱交換が可能な板状潜熱蓄熱材と、
   該板状潜熱蓄熱材を支持する潜熱蓄熱材支持体と、からなり、
   該板状潜熱蓄熱材の両端には吊り下げ用穴部が設けられ、該板状潜熱蓄熱材は該吊り下げ用穴部を利用して該潜熱蓄熱材支持体によって該フロアパネル側から吊り下げられることを特徴とする全面床吹き出し空調システム。
2. 該潜熱蓄熱材支持体は、該吊り下げ用穴部を利用して該潜熱蓄熱材支持体の吊り下げシャフトに挿通されることを特徴とする請求項１に記載の全面床吹き出し空調システム。

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