JP2010019448A - Air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地熱を利用した空調システムに関するもので、特に、工場建屋等の大規模空間を有した建造物の冷房を行う場合に好適な空調システムに関するものである。 The present invention relates to an air conditioning system using geothermal heat, and particularly to an air conditioning system suitable for cooling a building having a large-scale space such as a factory building.
地熱を利用して省エネルギー化を図った空調システムとしては、例えば特許文献1に記載されたものがある。この空調システムは、床下空間から導入した空気を地中に埋設した地熱利用チューブに供給した後、屋根裏空間に放出するようにしたものである。 An example of an air conditioning system that uses geothermal energy to save energy is described in Patent Document 1. In this air conditioning system, the air introduced from the underfloor space is supplied to a geothermal utilization tube buried in the ground, and then discharged to the attic space.
この空調システムによれば、地熱利用チューブにおいて床下空間から導入した空気と地中との間で熱交換が行われることになる。ここで、夏期においては外気温度に比べて地中温度が低いため、地熱利用チューブに導入された外気の温度が低下することになり、室内の温度低下を図ることができるようになる。 According to this air conditioning system, heat is exchanged between the air introduced from the underfloor space and the underground in the geothermal utilization tube. Here, since the underground temperature is lower than the outside air temperature in the summer, the temperature of the outside air introduced into the geothermal utilization tube is lowered, and the indoor temperature can be lowered.
一方、工場建屋等の大規模空間に好適な地熱利用の空調システムとして、本件特許出願人は、既に特願2008−124903に示す空調システムを提供している。 On the other hand, as a geothermal air conditioning system suitable for a large-scale space such as a factory building, the present patent applicant has already provided an air conditioning system shown in Japanese Patent Application No. 2008-124903.
ところで、特許文献1の空調システムにあっては、屋根裏空間に放出された空気を床下に導くために建物の壁に空間を構成する必要がある。このため、工場建屋等の大規模空間を有した建造物の温度調節を行う場合には、導入コストが著しく増大することになる。しかも、特許文献1の空調システムは、建造物全体を温度調節対象とするものである。従って、工場建屋等の大規模空間を有した建造物の空調には不向きであり、室内を所望の冷房温度に調節することが困難になる恐れもある。 By the way, in the air-conditioning system of patent document 1, in order to guide the air discharged | emitted to the attic space under the floor, it is necessary to comprise space in the wall of a building. For this reason, when the temperature of a building having a large-scale space such as a factory building is adjusted, the introduction cost is remarkably increased. And the air conditioning system of patent document 1 makes temperature control object the whole building. Therefore, it is not suitable for air conditioning of a building having a large-scale space such as a factory building, and it may be difficult to adjust the room to a desired cooling temperature.
一方、上記の特願2008−124903の地熱利用の空調システムでは、空調空気の吹き出し口を柱際の床面に設けてあり、この吹き出し口が機器のレイアウト上の障害となったり、作業上の制約となる恐れがある。また、将来、機械基礎やピット等を床下に構築する際に、この吹き出し口に対する配慮が必要となる可能性がある。 On the other hand, in the geothermal air-conditioning system of the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2008-124903, air-conditioning air outlets are provided on the floor of the pillars, and this outlet becomes an obstacle to the layout of the equipment, There is a risk of restrictions. In addition, when building a machine foundation or pit under the floor in the future, it may be necessary to consider this outlet.
本発明の目的は、上記実情に鑑みて、工場建屋等の大規模空間を有した建造物に好適であり、しかも室内空間の利用上の制約を解消することができる地熱利用の空調システムを提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is suitable for a building having a large-scale space such as a factory building, and provides an air conditioning system using geothermal heat that can eliminate restrictions on the use of indoor space. There is to do.
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に係る空調システムは、地中に埋設した地熱利用チューブを介して外気を導入することにより、建造物内部の空調を行う空調システムであって、前記地熱利用チューブに建造物内部の上方域に配設した吹き出しダクトを接続するとともに、この吹き出しダクトの吹き出し口を建造物内部の下方域に開口させ、該吹き出し口から空気を放出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an air conditioning system according to claim 1 of the present invention is an air conditioning system that performs air conditioning inside a building by introducing outside air through a geothermal utilization tube embedded in the ground, The geothermal heat utilization tube is connected to a blowout duct disposed in an upper area inside the building, and a blowout opening of the blowout duct is opened in a lower area inside the building, and air is discharged from the blowout opening. And
また、本発明の請求項2に係る空調システムは、上述した請求項1において、建造物の屋根下に配設され、かつ複数の吹き出しダクトが接続された分配チューブを有し、前記地熱利用チューブは、一端部が外気導入ダクトに接続される一方、他端部が前記分配チューブに接続され、前記外気導入ダクトから導入された外気を前記分配チューブに導くことを特徴とする。
An air conditioning system according to
また、本発明の請求項3に係る空調システムは、上述した請求項2において、前記地熱利用チューブと前記分配チューブとの間に補助熱交換器を介在させたことを特徴とする。
An air conditioning system according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in
また、本発明の請求項4に係る空調システムは、上述した請求項1から請求項3のいずれか一つにおいて、前記吹き出し口を床から3mの高さに設けたことを特徴とする。 An air conditioning system according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects described above, the outlet is provided at a height of 3 m from the floor.
本発明によれば、吹き出しダクトの吹き出し口を建造物内部の下方域に開口させるようにしているため、工場建屋等の大規模空間を有した建造物の内部においても人が多くいる下層部分のみを効率良く冷房することができるようになる。しかも空調空気は、建造物内部の上方域に配設された吹き出しダクトの吹き出し口から放出され、床面に吹き出し口を設ける必要はない。このため、吹き出し口が機器のレイアウト上の障害となったり、作業上の制約となる恐れはなくなる。また、将来、機械基礎やピット等を床下に構築する際の吹き出し口に対する配慮も不要となる。従って、室内空間の利用上の制約を解消することができる。 According to the present invention, since the blowout opening of the blowout duct is opened to the lower area inside the building, only the lower layer portion where many people are present inside the building having a large-scale space such as a factory building. Can be efficiently cooled. Moreover, the conditioned air is discharged from the outlet of the outlet duct disposed in the upper area inside the building, and there is no need to provide the outlet on the floor surface. For this reason, there is no possibility that the air outlet becomes an obstacle in the layout of the device or a restriction on work. In addition, in the future, it will not be necessary to consider the outlets when building machine foundations and pits under the floor. Therefore, restrictions on the use of the indoor space can be eliminated.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る空調システムの好適な実施の形態について詳細に説明する。 Exemplary embodiments of an air conditioning system according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1〜図5は、本発明の実施の形態1である空調システム100を示したものである。ここで例示する空調システム100は、幅Wが約110m、奥行Dが約140m、高さHが約10mの工場建屋(建造物)を適用対象とし、外壁1によって囲まれた室内の温度調節を行うものである。図には明示していないが、この工場建屋は、室内に仕切りとなる壁がなく、室内が単一の大規模空間として構成されたものである。工場建屋の室内には、複数の柱2が等間隔に設けられている。本実施の形態1で適用対象となる工場建屋では、幅Wの方向に約22m間隔で奥行Dの方向に約12m間隔となるように合計60本の柱2が設けられている。
(Embodiment 1)
1 to 5 show an
地中Eにおいて工場建屋の床面Fの下方域となる部位には、地熱利用チューブ10が埋設してある。地熱利用チューブ10は、ポリエチレン等の熱伝導性に富んだ合成樹脂材料によって円筒状に構成したもので、工場建屋の床面Fに沿う態様で地中Eにほぼ水平に配置してある。本実施の形態1では、Φ800mmのポリエチレン製地熱利用チューブ10を5本用意し、図2及び図3に示すように、これら5本の地熱利用チューブ10をそれぞれ地表面E1から1500mm掘り下げた位置であって、工場建屋の奥行方向に沿って延長120mに亘り埋設してある。このように、地熱利用チューブ10の長さを工場建屋の奥行D(約140m)と同程度にすることで、地中Eとの熱交換可能な区間を十分に確保するようにしている。
In the underground E, a
図1に示すように、個々の地熱利用チューブ10において工場建屋の床面Fの下方域外に延在した一端側には、上方に向けて湾曲成形した導入ダクト接続部10aが構成してある。一方、個々の地熱利用チューブ10の他端側には、工場建屋の屋根Cの下側(天井裏)に向けて延在した接続チューブ34の下端が接続してある。個々の接続チューブ34の上端は、工場建屋の屋根Cの下側に配設された分配チューブ21に接続している。
As shown in FIG. 1, in each
それぞれの地熱利用チューブ10には、外気導入ダクト11及び複数の吹き出しダクト12が取り付けてある。外気導入ダクト11は、基端部を介して地熱利用チューブ10の導入ダクト接続部10aに接続したもので、導入ダクト接続部10aから鉛直上方に向けて延在し、先端部が地表面E1から露出して屋外に開口している。本実施の形態1では、図1に示すように、先端部が水平方向に向けて略直角に湾曲した外気導入ダクト11を適用している。外気導入ダクト11を配置する部位としては、工場建屋の陰になって日の当たらない北側であることが好ましい。
An external
それぞれの外気導入ダクト11には、送風ファン13が設けてある。送風ファン13は、駆動した場合に外気導入ダクト11の内部に外気を導入するものである。本実施の形態1では、地熱利用チューブ10の内部を通過する空気の流速が約2m/sとなる送風ファン13を適用している。
Each outside
吹き出しダクト12は、図5に示すように、工場建屋内の上方域に奥行方向に沿って配設された分配チューブ21の両側周面から、それぞれ水平方向に向けて延在する水平部121と、水平部121の先端に接続され鉛直下方に向けて湾曲した鉛直部122とからなる。個々の鉛直部122の下端には吹き出し口12aが形成され、工場建屋の室内に開口している。吹き出し口12aの位置は、室内での作業や各種機械のレイアウトに支障とならないように、床面Fからの高さ(h)3mの位置としてある。このようにすることで、吹き出し口12aが機器のレイアウト上の障害となったり、作業上の制約となる恐れはなくなる。また、将来、機械基礎やピット等を床下に構築する際の吹き出し口に対する配慮も不要となる。従って、室内空間の利用上の制約を解消することができる。
As shown in FIG. 5, the blow-out
本実施の形態1の接続チューブ34は、Φ600mmのスパイラルダクトを適用しており、ダクトの周囲には保温材が巻回されてある。分配チューブ21は、Φ800mmのスパイラルダクトを適用しており、ダクトの周囲には保温材が巻回されてある。吹き出しダクト12は、水平部121についてはΦ200mmのスパイラルダクトを適用しており、ダクトの周囲には保温材が巻回されてある。このように、室内の各ダクトに保温材を巻回することによって、空調空気の温度ロスの発生を抑制するようにしている。吹き出しダクト12の鉛直部122についてはΦ200mmの塩化ビニル製フレキシブルダクトを適用している。このフレキシブルダクトの下端は蛇腹状に構成してあり、曲げることで吹き出し口12aの向きを例えば斜め下方など任意の方向に適宜変更できるようにしてある。鉛直部122は、鉛直中央の外周に取り付けた4本の斜材30を介して屋根Cの下側に固定されてある。
The
上記のように構成した空調システム100においては、外気導入ダクト11の送風ファン13を駆動すると、外気導入ダクト11を通じて地熱利用チューブ10に外気が導入され、順次下流に送給されるとともに、それぞれの吹き出しダクト12の吹き出し口12aから工場建屋の室内に放出されることになる。
In the air-
ここで、春期、夏期、秋期においては外気温度に比べて地中Eの温度が低くなる傾向にある。従って、外気導入ダクト11に導入された比較的高温状態の外気は、地熱利用チューブ10の内部を通過する間に地中Eの土砂との間において熱交換を行い、屋外の空気に比べて温度が約4℃程度低下することになる。この結果、各外気導入ダクト11の送風ファン13さえ駆動すれば、外気よりも4℃程度温度の低い空気を工場建屋の室内に供給することができる。これにより、冷房機を設置することに比べて、ランニングコストの増大や排出される二酸化炭素量の増大を招来することなく工場建屋を冷房することが可能になる。
Here, in the spring, summer and autumn, the temperature of the underground E tends to be lower than the outside air temperature. Therefore, the relatively high temperature outside air introduced into the outside
しかも、上述したように吹き出しダクト12の吹き出し口12aを工場建屋の床面Fから3mの高さhの位置に設定しているとともに、地熱利用チューブ10の内部を通過する空気の流速が約2m/s程度であるため放出される空気も穏やかなものとなる。従って、吹き出しダクト12の吹き出し口12aから放出された空気は、その大部分が工場建屋の室内において下層部分にのみ供給され、上層部分に至ることがない。つまり、上記空調システム100では、工場建屋の大規模空間である室内において下層部分のみが冷房されることになる。こうした空調システム100にあっては、室内の上層部分は高温状態のままとなるが、人が多くいるのは室内の下層部分であり、結果的に大規模空間となる室内を効率良く冷房できることになる。こうした点からも、ランニングコストの低減及び排出される二酸化炭素量の低減を図ることが可能になる。
Moreover, as described above, the
尚、冬期においては外気温度に比べて地中Eの温度が高くなる傾向にある。従って、外気導入ダクト11に導入された比較的低温状態の外気は、地熱利用チューブ10の内部を通過する間に地中Eの土砂との間において熱交換を行い、屋外の空気に比べて温度が約4℃程度上昇することになる。この結果、各外気導入ダクト11の送風ファン13を駆動すれば、外気よりも4℃程度温度の高い空気を工場建屋の室内に供給することができる。従って、この空調システム100と別途設置の暖房機を設置することで、暖房機のみを設置することに比べて、ランニングコストの増大や排出される二酸化炭素量の増大を招来することなく工場建屋を暖房することが可能になる。但し、この場合には、吹き出し口12aから放出された比較的温度の高い空気が室内の上層部分にまで到達することになる。従って、室内の上方部に上層部分の空気を下層部分に送給する送風機を設置しておくことが好ましい。
In winter, the temperature of the underground E tends to be higher than the outside air temperature. Accordingly, the relatively low temperature outside air introduced into the outside
(実施の形態2)
図6及び図7は、本発明の実施の形態2である空調システム200を示したものである。図6及び図7に示すように、本実施の形態2の接続チューブ34の上方の屋根Cの下側を通過する部分に補助熱交換器35を備えてもよい。
(Embodiment 2)
6 and 7 show an
補助熱交換器35は、リターン口35aを開口させた場合に室内の上層部分に滞留した比較的温度の高い空気をリターン空気として取り入れ、接続チューブ34を通過する空気にこのリターン空気を混合させて温度上昇を図る機能を有している。また、補助熱交換器35は、内部に図示せぬ温水ヒータ等の加熱手段を備えており、接続チューブ34を通過する空気を加温する機能を有している。尚、実施の形態2において実施の形態1と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
The
上記のように構成した空調システム200においては、外気導入ダクト11の送風ファン13を駆動すると、外気導入ダクト11を通じて地熱利用チューブ10に外気が導入され、その後、接続チューブ34、分配チューブ21を順次下流に送給され、それぞれの吹き出しダクト12の吹き出し口12aから工場建屋の室内に放出されることになる。
In the
ここで、春期、夏期、秋期においては外気温度に比べて地中Eの温度が低くなる傾向にある。従って、接続チューブ34に介在させた補助熱交換器35を停止させておけば、外気導入ダクト11に導入された比較的高温状態の外気は、地熱利用チューブ10の内部を通過する間に地中Eの土砂との間において熱交換を行い、屋外の空気に比べて温度が約4℃程度低下することになる。この結果、各外気導入ダクト11の送風ファン13さえ駆動すれば、外気よりも4℃程度温度の低い空気を工場建屋の室内に供給することができる。これにより、ランニングコストの増大や排出される二酸化炭素量の増大を招来することなく工場建屋を冷房することが可能になる。
Here, in the spring, summer and autumn, the temperature of the underground E tends to be lower than the outside air temperature. Therefore, if the
しかも、上述したように吹き出しダクト12の吹き出し口12aを工場建屋の床面Fから3mの高さhの位置に設定しているとともに、地熱利用チューブ10の内部を通過する空気の流速が約2m/s程度であるため放出される空気も穏やかなものとなる。従って、吹き出しダクト12の吹き出し口12aから放出された空気は、その大部分が工場建屋の室内において下層部分にのみ供給され、上層部分に至ることがない。つまり、上記空調システム200では、工場建屋の大規模空間である室内において下層部分のみが冷房されることになる。こうした空調システム200にあっては、室内の上層部分は高温状態のままとなるが、人が多くいるのは室内の下層部分であり、結果的に大規模空間となる室内を効率良く冷房できることになる。こうした点からも、ランニングコストの低減及び排出される二酸化炭素量の低減を図ることが可能になる。
Moreover, as described above, the
冬期においては外気温度に比べて地中Eの温度が高くなる傾向にある。従って、外気導入ダクト11に導入された比較的低温状態の外気は、地熱利用チューブ10の内部を通過する間に地中Eの土砂との間において熱交換を行い、屋外の空気に比べて温度が約4℃程度上昇することになる。そして、冬期においては上述した補助熱交換器35を駆動することにより、分配チューブ21を通過する空気の温度をさらに上昇させることが可能となり、工場建屋の室内を十分に暖房することが可能となる。この場合、補助熱交換器35には地熱によって暖められた空気もしくは室内の上層部分に滞留していた比較的高温状態の空気が導入されることになるため、直接外気を導入するものに比べて熱交換効率の向上を図ることができるようになる。これにより、ランニングコストの増大や排出される二酸化炭素量の増大を招来することなく工場建屋を暖房することが可能になる。
In winter, the temperature of the underground E tends to be higher than the outside air temperature. Accordingly, the relatively low temperature outside air introduced into the outside
尚、上述した補助熱交換器35は、必ずしも室内の暖房時にのみ駆動する必要はなく、冷却器を備えたものであれば、冷房時に駆動するようにしても良い。但し、リターン空気を導入するためのリターン口35aは閉塞した状態に維持する必要がある。この冷房時においても、地熱によって冷却された空気が補助熱交換器35に導入されることになるため、直接外気を導入するものに比べて熱交換効率の向上を図ることが可能である。
The
また、補助熱交換器35として熱交換した後の空気を分配チューブ21に送給する送風ファンを備えたものを適用した場合には、外気導入ダクト11の送風ファン13を省略しても良い。
When the
尚、上述した実施の形態1及び2では、いずれも吹き出しダクト12の吹き出し口12aを床面Fから3mの高さhに配置するようにしているが、本発明はこれに限定されず、工場建屋の室内において下方域に開口させることができ、室内利用に支障を与えなければいかなる高さに配置しても良い。吹き出し口12aを開口させる室内の下方域とは、上述したように、吹き出し口12aから放出した空気が人の多くいる室内の下層部分にのみ供給される高さである。
In
また、上述した実施の形態1及び2では、いずれも工場建屋を適用対象とした空調システムを例示しているが、その他の建造物に対しても同様に適用することが可能である。
Moreover, although
さらに、上述した実施の形態1及び2で記載した具体的な数値は例示を目的とするものであって、本発明を限定するものではない。例えば、分配チューブ21の径と地熱利用チューブ10の径とを同一にしているが、必ずしも同じ径にする必要はなく、建造物の規模に応じて室内に供給する風量や熱交換効率等の条件によって適宜設定すれば良い。
Further, the specific numerical values described in the first and second embodiments are for illustrative purposes and do not limit the present invention. For example, although the diameter of the
以上説明したように、本発明によれば、吹き出しダクトの吹き出し口を建造物内部の下方域に開口させているため、工場建屋等の大規模空間を有した建造物の内部においても人が多くいる下層部分のみを効率良く冷房することができるようになる。しかも吹き出し口は、建造物内部の屋根下に配設された吹き出しダクトの鉛直部の下端に設けられるので、床面に吹き出し口を設ける必要はない。このため、吹き出し口が機器のレイアウト上の障害となったり、作業上の制約となる恐れはなくなる。また、将来、機械基礎やピット等を床下に構築する際の吹き出し口に対する配慮も不要となる。従って、室内空間の利用上の制約を解消することができる。 As described above, according to the present invention, since the outlet of the outlet duct is opened in the lower area inside the building, there are many people even inside the building having a large-scale space such as a factory building. Only the lower layer portion that is present can be efficiently cooled. Moreover, since the outlet is provided at the lower end of the vertical portion of the outlet duct disposed under the roof inside the building, it is not necessary to provide the outlet on the floor surface. For this reason, there is no possibility that the air outlet becomes an obstacle in the layout of the device or a restriction on work. In addition, in the future, it will not be necessary to consider the outlets when building machine foundations and pits under the floor. Therefore, restrictions on the use of the indoor space can be eliminated.
2 柱
10 地熱利用チューブ
10a 導入ダクト接続部
11 外気導入ダクト
12 吹き出しダクト
12a 吹き出し口
13 送風ファン
21 分配チューブ
34 接続チューブ
35 補助熱交換器
35a リターン口
100,200 空調システム
121 水平部
122 鉛直部
C 屋根
E 地中
F 床面
2
Claims (4)
前記地熱利用チューブに建造物内部の上方域に配設した吹き出しダクトを接続するとともに、この吹き出しダクトの吹き出し口を建造物内部の下方域に開口させ、該吹き出し口から空気を放出することを特徴とする空調システム。 An air conditioning system that air-conditions a building by introducing outside air through a geothermal tube embedded in the ground,
The geothermal heat utilization tube is connected to a blowout duct disposed in an upper area inside the building, and a blowout opening of the blowout duct is opened in a lower area inside the building, and air is discharged from the blowout opening. Air conditioning system.
前記地熱利用チューブは、一端部が外気導入ダクトに接続される一方、他端部が前記分配チューブに接続され、前記外気導入ダクトから導入された外気を前記分配チューブに導くことを特徴とする請求項1に記載の空調システム。 A distribution tube disposed under the roof of the building and connected to a plurality of blowout ducts;
The geothermal heat utilization tube has one end connected to the outside air introduction duct and the other end connected to the distribution tube, and guides outside air introduced from the outside air introduction duct to the distribution tube. Item 2. The air conditioning system according to Item 1.
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