JP2012127555A - 輻射空調機能一体型空調機 - Google Patents

Abstract

【課題】セントラル空調方式と輻射空調方式とを併用した空調機において、輻射パネル用の冷温水系統を簡略化し、その配管数量を減らせる輻射空調機能一体型空調機を提供する。
【解決手段】セントラル空調方式と、このセントラル空調方式で使用する冷水および温水とは異なる温度帯の冷温水を使用する輻射パネル１２からなる輻射空調方式とを併用した建物空調に用いる輻射空調機能一体型空調機１０であって、セントラル空調方式用の冷水系統ＣＳ，ＣＲおよび温水系統ＨＳ，ＨＲを、輻射パネル１２用の冷温水系統２２に熱交換器２６で熱的に接続した。
【選択図】図１

Description

本発明は、セントラル空調方式と輻射空調方式を併用した建物空調に好適な輻射空調機能一体型空調機に関するものである。

従来、建物の空調において、輻射パネルからの輻射熱を用いて室内の冷暖房を行う輻射空調方式が普及しつつある（例えば、特許文献１参照）。この輻射空調方式は、セントラル空調方式と併用されることが多いが、各空調方式で使用する空調用水の温度帯は大きく異なっており、例えば、セントラル空調方式に必要な冷水の温度は７℃程度、温水の温度は５０℃程度であるのに対し、輻射空調方式に必要な冷水の温度は１６〜２０℃程度、温水の温度は３０〜３５℃程度である。このため、各空調方式に対して別々の冷温水系統を用いて冷水・温水を供給していた。

例えば、図８は、高層建物２にセントラル空調方式と輻射空調方式とを併用した場合を示している。図８に示すように、各階に配置した外調機４に対しては、冷水送り管ＣＳ、冷水返り管ＣＲ、温水送り管ＨＳ、温水返り管ＨＲ、枝管７を通じて、図示しない機械室のセントラル熱源Ｓから冷水・温水を供給する。一方、各階の室内天井等に配置した輻射パネル６に対しては、冷温水送り管ＣＨＳ、冷温水返り管ＣＨＲ、枝管８を通じて、セントラル熱源Ｓから冷温水を供給する。このように、各空調方式で使用する水の温度帯が異なるために各方式で別々の冷温水系統を使用している。

特開２００６−３４９２７０号公報

しかしながら、輻射パネルに対して、冷温水送り管ＣＨＳ、冷温水返り管ＣＨＲを通じてセントラル熱源Ｓからの冷温水を供給する構成では、これらＣＨＳ、ＣＨＲによって配管コストの上昇を招いたり、建物内のスペースを圧迫してしまう。このため、輻射パネル用の冷温水系統を簡略化し、その配管数量を減らせる技術の開発が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、セントラル空調方式と輻射空調方式とを併用した空調機において、輻射パネル用の冷温水系統を簡略化し、その配管数量を減らせる輻射空調機能一体型空調機を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る輻射空調機能一体型空調機は、セントラル空調方式と、このセントラル空調方式で使用する冷水および温水とは異なる温度帯の冷温水を使用する輻射パネルからなる輻射空調方式とを併用した建物空調に用いる空調機であって、前記セントラル空調方式用の冷水系統および温水系統を、前記輻射パネル用の冷温水系統に熱交換器で熱的に接続したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る輻射空調機能一体型空調機は、上述した請求項１において、前記輻射パネル用の冷温水系統にサーモスタットを設けるとともに、前記セントラル空調方式用の冷水系統および温水系統と前記熱交換器とをバルブを介して接続し、前記サーモスタットの検知信号に基づいて前記バルブの開度を制御し、前記輻射パネル用の冷温水系統の冷温水の温度を調整するように構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る輻射空調機能一体型空調機は、上述した請求項１または２において、前記熱交換器と前記セントラル空調方式の空調機とを、同一パッケージ内に一体的に格納したことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る輻射空調機能一体型空調機は、上述した請求項３において、前記パッケージ内に、外気を予冷することで冷却負荷の低減を図る顕熱交換器を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、セントラル空調方式と、このセントラル空調方式で使用する冷水および温水とは異なる温度帯の冷温水を使用する輻射パネルからなる輻射空調方式とを併用した建物空調に用いる空調機であって、前記セントラル空調方式用の冷水系統および温水系統を、前記輻射パネル用の冷温水系統に熱交換器で熱的に接続したので、輻射パネル用の冷温水系統は、セントラル空調方式用の冷水系統および温水系統からの伝熱により所要温度の冷温水を得ることができる。このため、セントラル熱源から輻射パネルに直接配管を通じて冷温水を供給せずに済み、この配管を不要とすることができる。したがって、輻射パネル用の冷温水系統を簡略化し、その配管数量を減らすことができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る輻射空調機能一体型空調機の実施例を示す図である。 図２は、図１の要部拡大図である。 図３は、熱交換器が一体的に組み込まれた輻射空調機能一体型空調機を示す構成図である。 図４は、熱交換器が一体的に組み込まれたパッケージ型の輻射空調機能一体型空調機を示す概略側断面図である。 図５は、顕熱交換器の作用を説明する斜視図である。 図６は、顕熱交換器が一体的に組み込まれた輻射空調機能一体型空調機を示す構成図である。 図７は、顕熱交換器が一体的に組み込まれたパッケージ型の輻射空調機能一体型空調機を示す概略側断面図である。 図８は、従来のセントラル空調方式と輻射空調方式を併用した空調機の図である。

以下に、本発明に係る輻射空調機能一体型空調機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本発明に係る輻射空調機能一体型空調機１０は、セントラル空調方式と、輻射パネルからなる輻射空調方式とを併用した高層建物２の空調に用いるものである。この実施例では、１０〜２０階の各階に、輻射パネル１２と外調機１４（空調機）とファンコイルユニット１６（ＦＣＵ）とをそれぞれ配置した例を示している。

外調機１４およびＦＣＵ１６は、セントラル空調方式用の冷水系統である冷水送り管ＣＳおよび冷水返り管ＣＲと、同じくセントラル空調方式用の温水系統である温水送り管ＨＳおよび温水返り管ＨＲと、枝管１８および枝管２０とを通じて、図示しない機械室のセントラル熱源Ｓから冷水・温水の供給を受けている。

冷水送り管ＣＳおよび冷水返り管ＣＲ、温水送り管ＨＳおよび温水返り管ＨＲは、輻射パネル１２の冷温水系統配管２２と、枝管２４を介してプレート式熱交換器２６で熱的にそれぞれ接続してある。

図２は、図１の要部拡大図である。この図２の左下側に示すように、プレート式熱交換器２６の近くの冷温水系統配管２２にはサーモスタットＴが設けてあり、枝管２４にはバルブ２８が設けてある。また、冷温水系統配管２２にはポンプ４４が設けてある。この輻射空調機能一体型空調機１０では、サーモスタットＴの検知信号に基づいてバルブ２８の開度を制御し、冷温水系統配管２２の冷温水の温度を調整する。

このようにすれば、輻射パネル１２の冷温水系統配管２２にセントラル空調方式で使用する冷水および温水とは異なる温度帯の冷温水を流すことができる。例えば、セントラル空調方式に冷水送り管ＣＳを通じて供給される冷水が８℃程度、温水送り管ＨＳを通じて供給される温水が５０℃程度である場合には、輻射パネル１２の冷温水系統配管２２に対して冷房時は１６〜２０℃程度の冷水を、暖房時は３０〜３５℃程度の温水を循環させることができる。なお、図２においては、冷房時の冷温水系統配管２２の送り管の冷水温度が１８℃で、返り管の冷水温度が２０℃である場合を例示してある。カッコ書きの温度３３℃、３１℃は、それぞれ暖房時の送り管、返り管の温水温度である。

このように、本発明の輻射空調機能一体型空調機１０によれば、セントラル空調方式の外調機１４に供給される冷水・温水系統の水熱を熱交換器２６を介して取り出すことで、輻射空調方式の冷温水系統に所要温度の冷温水を循環させることが可能であり、セントラル熱源Ｓからの冷水・温水の系統が各々１系統で済む。

このため、セントラル熱源Ｓから輻射パネル１２に直接配管を通じて冷温水を供給せずに済み、この配管を不要とすることができる。したがって、輻射パネル用の冷温水系統を簡略化し、その配管数量を減らすことができ、配管コストを縮減し、建物内のスペースの改善を図ることができる。

なお、図２中の破線で示すように、ＦＣＵ１６や輻射パネル１２は複数設けてもよく、各系統に並列に接続してもよい。

図３は、プレート式熱交換器２６とセントラル空調方式の外調機とを同一パッケージユニット内に一体的に組み込んだ場合の構成図である。図４は、そのパッケージユニット型の輻射空調機能一体型空調機１０の概略側断面図であり、この図には内部気流も示してある。

図３および図４に示すように、セントラル空調方式の外調機は、ファン３０と冷却コイル３２と加熱コイル３４とフィルタ３６、３８とからなる。プレート式熱交換器２６を一体的に組み込むことで、ユニット化による建物内のスペース改善や外調機の高機能化が図れる。

また、このパッケージユニット型の輻射空調機能一体型空調機１０において、冷却コイルの上流側に顕熱交換器４０を設けることもできる。

図５に示すように、顕熱交換器４０は、一方向に通気可能な蛇腹状の熱交換素子４２を、方向が直交するように一段おきに重ねた構成を用いることができる。この顕熱交換器４０においては、直交する通気流が内部で交差する際に互いに熱交換がなされる。例えば、図５に示すように、３５℃の外気Ａ１が顕熱交換器４０を通過すると３０℃に冷却されてＡ２として給気される。一方、その直交方向から２６℃の室内空気Ｂ１が顕熱交換器４０を通過すると３０℃に加熱されてＢ２として排気される。

図６は、顕熱交換器４０が一体的に組み込まれた輻射空調機能一体型空調機１０を示す構成図である。図７は、顕熱交換器４０が一体的に組み込まれたパッケージ型の輻射空調機能一体型空調機１０を示す概略側断面図であり、この図には内部気流も示してある。

輻射空調を行う場合、冷房時の外気取入には、除湿された空気が求められるため、冷却除湿と再熱を同時に行う必要がある。図６および図７に示すように、冷却コイル３２の上流側に顕熱交換器４０を設けると、冷房時（夏モード）には、外気を予冷して冷却コイル３２に送り込むことと同時に再熱を行うことで冷却負荷の低減を図ることができ、省エネルギにも配慮した空調機を提供することができる。なお、冷却コイル３２を通過した空気は、図示しない導流板に気流を曲げられて外気の通過方向とは直角方向に顕熱交換器４０を通過して室内に送られる。また、暖房時（冬モード）には、顕熱交換器４０を通さずに加湿ヒータ等で空調処理し室内に送ることもできる。

以上説明したように、本発明によれば、セントラル空調方式と、このセントラル空調方式で使用する冷水および温水とは異なる温度帯の冷温水を使用する輻射パネルからなる輻射空調方式とを併用した建物空調に用いる空調機であって、前記セントラル空調方式用の冷水系統および温水系統を、前記輻射パネル用の冷温水系統に熱交換器で熱的に接続したので、輻射パネル用の冷温水系統は、セントラル空調方式用の冷水系統および温水系統からの伝熱により所要温度の冷温水を得ることができる。このため、セントラル熱源から輻射パネルに直接配管を通じて冷温水を供給せずに済み、この配管を不要とすることができる。したがって、輻射パネル用の冷温水系統を簡略化し、その配管数量を減らすことができる。

以上のように、本発明に係る輻射空調機能一体型空調機は、セントラル空調方式と輻射空調方式を併用した建物空調に有用であり、特に、輻射空調方式の輻射パネル用の冷温水系統を簡略化し、その配管数量を減らすのに適している。

２ 高層建物
１０ 輻射空調機能一体型空調機
１２ 輻射パネル
１４ 外調機（空調機）
１６ ファンコイルユニット（ＦＣＵ）
１８，２０，２４ 枝管
２２ 冷温水系統配管（輻射パネル用の冷温水系統）
２６ プレート式熱交換器（熱交換器）
２８ バルブ
３０ ファン
３２ 冷却コイル
３４ 加熱コイル
３６，３８ フィルタ
４０ 顕熱交換器
４２ 熱交換素子
４４ ポンプ
ＣＳ 冷水送り管（セントラル空調方式用の冷水系統）
ＣＲ 冷水返り管（セントラル空調方式用の冷水系統）
ＨＳ 温水送り管（セントラル空調方式用の温水系統）
ＨＲ 温水返り管（セントラル空調方式用の温水系統）
Ｓ セントラル熱源
Ｔ サーモスタット

Claims (4)

1. セントラル空調方式と、このセントラル空調方式で使用する冷水および温水とは異なる温度帯の冷温水を使用する輻射パネルからなる輻射空調方式とを併用した建物空調に用いる空調機であって、前記セントラル空調方式用の冷水系統および温水系統を、前記輻射パネル用の冷温水系統に熱交換器で熱的に接続したことを特徴とする輻射空調機能一体型空調機。
2. 前記輻射パネル用の冷温水系統にサーモスタットを設けるとともに、前記セントラル空調方式用の冷水系統および温水系統と前記熱交換器とをバルブを介して接続し、前記サーモスタットの検知信号に基づいて前記バルブの開度を制御し、前記輻射パネル用の冷温水系統の冷温水の温度を調整するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の輻射空調機能一体型空調機。
3. 前記熱交換器と前記セントラル空調方式の空調機とを、同一パッケージ内に一体的に格納したことを特徴とする請求項１または２に記載の輻射空調機能一体型空調機。
4. 前記パッケージ内に、外気を予冷することで冷却負荷の低減を図る顕熱交換器を設けたことを特徴とする請求項３に記載の輻射空調機能一体型空調機。

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