JP2013210142A - 放射暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】天井材２からの放射による居室空間Ｓ１の暖房を行うシステムにおいて、暖房の立ち上がりの悪さを改善すると共に、居室空間Ｓ１での気流感の改善を図る。
【解決手段】天井材２の裏側に画成された天井裏空間Ｓ２と、この天井裏空間Ｓ２の空気を加温する空調機３と、天井裏空間Ｓ２の加温空気を居室空間Ｓ１の上層部Ｓ１ａへ水平方向に噴き出し可能な噴き出し口４を備え、天井裏空間Ｓ２で加温された空気を、噴き出し口４から居室空間Ｓ１の上層部Ｓ１ａへ水平方向に噴き出すことによって、天井材２の両面を効率的に加温し、これにより天井材２から居室空間Ｓ１への熱放射を促進する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に天井材を加温して室内の暖房を行う天井放射暖房システムに関するものである。

居室空間の温湿度環境を快適にするための空調機は、空調空気を居室空間へ噴き出すものが一般的である。このような空気噴流式の空調機によれば、居室空間に気流が発生し、その気流が人体に直接当たることで不快を感じることがある。また、空気の温度と密度との関係により、冷気は下へ暖気は上へ移動する対流によって上下温度分布が発生し、頭熱足寒の環境となりやすい。そこで、不快な気流感や、居室空間の上下温度分布が発生しにくい放射暖房システムが注目されている。

放射暖房システムとして、天井裏空間を空気調和機で加温し、居室天井面を放射面として居室を放射空間とする天井チャンバー方式が知られている。しかしながら、天井チャンバー方式の天井放射暖房システムにおいては、直接、空気の温度を調節する対流式空調に比較して、空調立ち上げ時に目標設定温度に到達させるのに必要な時間が長いことが課題となっている。そこで従来、天井チャンバー内の加温空気を室内に流入させることにより、空調立ち上がり時間の短縮を図る技術が提案されている。

例えば下記の特許文献に記載された放射暖房システムは、図２に示すように、居室空間Ｓ１の熱負荷が小さい時には空調機１０１によって天井裏空間（天井チャンバー）Ｓ２を空調し、天井材１０２を熱放射面としたものであり、居室空間Ｓ１の熱負荷が大きい時には天井材１０２に設けられたダンパー１０３を開いて、天井裏空間Ｓ２の空調空気を居室空間Ｓ１に送り込むことで、居室空間Ｓ１の空調立ち上がり時間の短縮と、熱負荷変動時の制御を可能とし、短時間で快適性の向上を図っている。

特開２００６−２５８３７７号公報

しかしながら、上記従来のシステムのように、天井裏空間Ｓ２の空調空気の大量放出によって居室空間Ｓ１の空調立ち上がり時間の短縮を図ろうとすると、居室空間Ｓ１内の室温と、天井裏空間Ｓ２から供給される空調空気の温度差が大きいため、上下温度分布差を生じやすくなる。特に冬季には、居室空間Ｓ１内の室温と供給される空調空気の温度差が大きくなるため、居室空間Ｓ１内の上下温度分布差が生じやすくなる。また、効率的に室温を制御するためには居室空間Ｓ１下層になるべく加温空気を到達させようとするため、空調立ち上がり時においては、居住者の滞在空間に気流感を及ぼす可能性もある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、放射による居室空間の暖房を行うシステムにおいて、天井面からの放射による暖房の立ち上がりの悪さを改善すると共に、居室空間での気流感の改善を図ることにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る放射暖房システムは、天井材の裏側に画成された天井裏空間と、この天井裏空間の空気を加温する空調機と、前記天井裏空間の加温空気を前記居室空間の上層部へ水平方向に噴き出し可能な噴き出し口を備えることを特徴とするものである。

上記構成によれば、空調機を駆動させることによって、天井裏空間の空気が加温され、それによる熱が天井材を介して居室空間へ放射されることによって放射暖房が行われる。また、天井裏空間で加温された空気は、噴き出し口から居室空間の上層部へ水平方向に噴き出されるので、天井材の下面に沿った加温空気の流れによって、天井材の両面が効率的に加温され、その結果、天井材から居室空間への熱放射が促進される。しかも天井材の下面に沿った加温空気の流れは、居室空間内に適度な対流を生じさせるので、対流による熱伝達も促される。

請求項２の発明に係る放射暖房システムは、請求項１に記載の構成において、居室空間の上層部の空気を天井裏空間へ取り込む吸気口を備えることを特徴とするものである。

上記構成によれば、天井裏空間で加温された空気が噴き出し口から居室空間の上層部へ水平方向に噴き出される一方、居室空間の上層部の空気が吸気口から天井裏空間へ取り込まれることにより、天井裏空間と居室空間上層のみで加温空気が循環するので、例えば居住者の身長よりも低い位置に顕著な温度差や不快な気流を生じさせないようにすることができる。

請求項３の発明に係る放射暖房システムは、請求項１又は２に記載の構成において、天井裏空間を画成するスラブの下面に断熱材が設けられたことを特徴とするものである。

上記構成によれば、空調機による天井裏空間の空気の加温が効率良く行われ、その結果、天井材の加温及びこれによる天井材から居室空間への熱放射が促進される。

本発明に係る放射暖房システムによれば、天井材が天井裏空間側及び居室空間側の両面から加温されるので、天井材から居室空間への熱放射が促され、放射暖房の立ち上がりの悪さを改善することができる。また、天井材からの熱放射が促されることによって、床面も効率よく加温されるので、天井放射暖房でも不快な頭熱足寒状態を解消又は低減することができる。

しかも、天井裏空間と居室空間上層の間のみで加温空気を循環させることによって、人の身長より高い位置に熱溜まりをつくることができるので、人の生活空間内での上下温度分布差や気流による不快感を解消又は低減することができる。

本発明に係る放射暖房システムの好ましい実施の形態を示す概略構成説明図である。 従来の技術による放射暖房システムの一例を示す概略構成説明図である。

以下、本発明に係る放射暖房システムの好ましい実施の形態について、図１を参照しながら説明する。

図１において、参照符号１は鉄骨・鉄筋コンクリート造りの建築物の躯体であって、１１，１２はスラブ、１３は躯体側壁である。上階側のスラブ１２の下側には不図示の吊りボルトや格子状に組まれた天井下地材などを介して天井材２が取り付けられ、天井材２の下側が居室空間Ｓ１、天井材２の裏側すなわち天井材２と上階側のスラブ１２の間が天井裏空間Ｓ２となっている。

天井裏空間Ｓ２に面する上階側のスラブ１２の下面は断熱材１４で覆われており、この断熱材１４によって、天井裏空間Ｓ２は適度に断熱されている。なお、図示してはいないが、スラブ１２の上面や、天井裏空間Ｓ２に面する側壁１３を断熱材で覆うことも好ましい。

参照符号３は天井裏空間Ｓ２内に設置されたヒートポンプ式の空調機（室内機）で、その吸気口３ａから天井裏空間Ｓ２内の空気を取り込んで加温し、ダクト３ｂを介して加温空気ＷＡを天井裏空間Ｓ２へ吐出するものである。なお、ダクト３ｂは、天井裏空間Ｓ２に顕著な旋回流を生じるように配設することによって、天井裏空間Ｓ２（天井材２）の温度ムラが極力生じないようにすることが好ましい。

天井材２には噴き出し口４と吸気口５が開設されている。このうち噴き出し口４は一カ所以上開設されていて、ダンパー４ａによって開閉可能となっており、またこのダンパー４ａは、噴き出し口４の下側に設けられていて、平板状あるいはフラップ状に形成されているため、天井裏空間Ｓ２内から噴き出し口４を通過した空気が水平方向へ噴き出すように案内する機能を有するものである。

吸気口５には居室空間Ｓ１の上層部の空気を天井裏空間Ｓ２へ取り込むための風量調節可能なファン６が設けられている。また、噴き出し口４に、天井裏空間Ｓ２の空気を居室空間Ｓ１へ噴き出すためのファンを設けても良い。

居室空間Ｓ１内を放射暖房の環境とするには、居室空間Ｓ１の温度と天井材２の表面温度の温度差をある程度保つ必要があるため、天井材２は、熱抵抗が0.2ｍ^２・Ｋ/Ｗ以下のものが採用され、例えば石膏ボードからなるものが好適に用いられる。また、噴き出し口４から居室空間Ｓ１への風量は、床面積当たり0.01ｍ^３/s以下とすることが好ましい。

なお、空調機３、ファン６及びダンパー４ａの駆動は、例えば壁面などに着脱可能な不図示のリモコン装置の操作によって制御可能とすることができる。

以上のように構成された実施の形態の放射暖房システムによれば、冬季の暖房においては、例えばユーザーがリモコン装置を操作することによって空調機３を運転させると、まず天井裏空間Ｓ２へ加温空気ＷＡが供給され、すなわち天井裏空間Ｓ２の空気が加温される。天井裏空間Ｓ２は断熱材１４によって適度に断熱されているため、天井裏空間Ｓ２の空気の加温が効率良く行われる。そして天井裏空間Ｓ２内の温度が上昇して行くにつれて、天井裏空間Ｓ２内の加温空気ＷＡとの熱交換によって天井材２も加温されるので、この天井材２から居室空間Ｓ１への熱放射によって放射暖房が行われる。

ここで、天井材２に開設された複数の噴き出し口４のうち、任意の噴き出し口４のダンパー４ａを開放すると共に吸気口５のファン６を駆動させると、居室空間Ｓ１の上層部（好ましくは人間の身長ｈより高いゾーン）Ｓ１ａの空気が吸気口５から天井裏空間Ｓ２へ取り込まれると共に、空調機３によって加温された天井裏空間Ｓ２内の空気が、ダンパー４ａを開放した噴き出し口４から居室空間Ｓ１の上層部Ｓ１ａへ噴き出される。

そして、居室空間Ｓ１の上層部Ｓ１ａへ噴き出された加温空気は比重が小さいことに加え、噴き出し口４の下側にあるダンパー４ａが噴き出し口４からの加温空気を水平方向へ噴き出すように案内する機能を有するため、噴き出された加温空気は天井材２の下面に沿って流れ、吸気口５のファン６によって天井裏空間Ｓ２へ還流することになる。このため天井材２は、天井裏空間Ｓ２内の加温空気と、居室空間Ｓ１の上層部Ｓ１ａを天井材２の下面に沿って流れる加温空気によって、天井材２の両面が効率的に加温される。このため天井材２から居室空間Ｓ１への熱放射が促進される。

しかも、天井材２の下面に沿った加温空気の流れは、居室空間Ｓ１の中・下層部Ｓ１ｂに適度な対流を生じさせるので、対流による中・下層部Ｓ１ｂへの熱伝達も促される。

したがって、天井材２からの熱放射による居室空間Ｓ１の放射暖房の立ち上がりの悪さが改善されると共に、居室空間Ｓ１の中・下層部Ｓ１ｂでは、天井材２からの熱放射が促されることによって、床面１１ａが効率よく加温されるので、頭熱足寒となるような不快な温度分布を解消又は低減することができる。詳しくは、図１に温度分布を濃淡（濃いほど高温）及び線図で示すように、居室空間Ｓ１では、上層部Ｓ１ａには天井材２と接する部分（上端）が最も高温となる顕著な温度勾配を生じるが、中・下層部Ｓ１ｂではほぼ温度が一様で、天井材２からの熱放射により加温された床面１１ａに接する最も下層部では温度が高くなるので、頭寒足熱の温度分布を創出することができる。

そして、天井裏空間Ｓ２に旋回流が形成されるようにすれば、天井裏空間Ｓ２の温度分布が一様になり、天井材２に温度ムラができにくくなるので、天井材２から居室空間Ｓ１への熱放射の均一化を図ることができる。

また、空調機３によって加温された空気が天井裏空間Ｓ２と居室空間Ｓ１の上層部Ｓ１ａのみで循環するので、人間の身長ｈより高いゾーンに熱溜まりをつくることができるので、居室空間Ｓ１の中・下層部Ｓ１ｂに顕著な温度差や不快な気流を生じさせないようにすることができる。

さらに、ダンパー４ａを開放する噴き出し口４の選択によって、加温空気の循環領域を任意に調整することができる。

１ 建築物の躯体
１１，１２ スラブ
１１ａ 床面
１４ 断熱材
２ 天井材
３ 空調機
４ 噴き出し口
４ａ ダンパー
５ 吸気口
６ ファン
Ｓ１ 居室空間
Ｓ１ａ 上層部
Ｓ１ｂ 中・下層部
Ｓ２ 天井裏空間
ＷＡ 加温空気

Claims (3)

1. 天井材の裏側に画成された天井裏空間と、この天井裏空間の空気を加温する空調機と、前記天井裏空間の加温空気を前記居室空間の上層部へ水平方向に噴き出し可能な噴き出し口を備えることを特徴とする放射暖房システム。
2. 居室空間の上層部の空気を天井裏空間へ取り込む吸気口を備えることを特徴とする請求項１に記載の放射暖房システム。
3. 天井裏空間を画成するスラブの下面に断熱材が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射暖房システム。