JP2014152971A

JP2014152971A - 空調システム

Info

Publication number: JP2014152971A
Application number: JP2013021720A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Tagawa; 勝之多川
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2014-08-25
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: JP6361904B2

Abstract

【課題】天井輻射冷暖房を一般の建物に対しても広く適用することを可能とする合理的で有効適切な空調システムを提供する。
【解決手段】空冷ヒートンプパッケージ方式の空調機１における冷媒配管４の途中に冷媒との熱交換により冷水または温水を調製する熱交換器ユニット８を設置し、熱交換器ユニットにより調製した冷水または温水を天井放射パネル７に循環供給して天井面から輻射冷暖房を行う。熱交換器ユニットは、熱交換器本体９と、冷水または温水を循環させるポンプ１０と、冷水または温水の熱膨張を吸収するための膨張タンク１１と、冷媒の供給量を膨張弁の操作により制御して冷水または温水の温度を制御するための制御手段１２を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は建物を対象とする空調システム、特に空冷ヒートンプパッケージ方式の空調機からの給気による冷暖房と天井面からの輻射冷暖房を併用する構成の空調システムに関する。

建物を対象とする空調システムとしては各種の方式のものがあり、以前は建物全体の負荷に見合う大規模な冷凍機やボイラ、冷温水発生機等の中央熱源機によって調製した冷水や温水を大容量のポンプにより大径の配管を通して建物全体に分配供給するというセントラル（中央）方式によるものが一般的であったが、近年においては比較的小規模の空調機を建物内の各所に分散配置してそれらを独立に運転し制御する個別方式によるものが主流である。

特に、個別方式のなかでも空冷ヒートポンプパッケージ方式の空調機（エアコン）によるものは、室外機と室内機との間で冷媒を循環させることにより室内機において冷風または温風を調製して空調対象室に直接送風する構成であって、システム全体を簡易にかつ安価に構成可能であるし、空調対象室ごとに独立に運転・制御が可能であるので効率的であり、しかも１台の屋外機に対して複数台の室内機を組み合わせることで合理的なマルチシステムを構成することも可能であることから、最も一般的な空調システムとして広く普及している。

また、たとえば特許文献１に示されるように天井、床、壁に設置したパネルに対して冷水や温水を供給することによって輻射冷暖房を行う装置についての提案もある。

特開平７−１７４３６８号公報

輻射冷暖房システムは快適な環境を効率的に得られる有効なシステムではあるが、現時点で提案されている各種の輻射冷暖房システムはセントラル方式の熱源にて冷水または温水を調製し、ポンプにて供給するというシステムが必須となり、システム全体が複雑かつ大がかりとならざるを得ない。
そのため、輻射冷暖房システムはその有効性が認められつつも、個別空調方式を適用するような比較的小規模あるいは簡易な建物に対しては適用し難いものであって、現時点ではセントラル方式の空調システムを適用するような大規模な建物や特殊な建物に適用されるに留まり、広く普及するに至っていない。

上記事情に鑑み、本発明は天井輻射冷暖房を一般の建物に対しても広く適用することを可能とする合理的で有効適切な空調システムを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、室外機と室内機との間で冷媒を循環させることにより前記室内機において冷風または温風を調製する構成の空冷ヒートンプパッケージ方式の空調機を主体として構成され、前記室内機により調製した冷風または温風を空調対象室に対して給気することにより該空調対象室に対する空調を行う構成の空調システムであって、前記空調機における冷媒配管の途中に前記冷媒との熱交換により冷水または温水を調製する熱交換器ユニットを設置し、該熱交換器ユニットにより調製した冷水または温水を冷温水配管を通して前記空調対象室の天井面に設置した天井放射パネルに循環供給することにより該空調対象室に対して天井面から輻射冷暖房を行う構成とされ、前記熱交換器ユニットは、前記冷媒と前記冷水または温水との間で熱交換を行う熱交換器本体と、前記冷水または温水を前記冷温水配管を通して前記熱交換器本体と前記天井放射パネルとの間で循環させるためのポンプと、前記冷水または温水の熱膨張を吸収するための膨張タンクと、前記熱交換器本体への前記冷媒の供給量を膨張弁の操作により制御することによって前記冷水または温水の温度を制御するための制御手段とを具備してなることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の空調システムであって、前記天井放射パネルにより前記空調対象室におけるインテリア負荷を処理可能とし、前記室内機により前記空調対象室におけるペリメータ負荷を処理可能としたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の空調システムであって、前記室内機により前記空調対象室における外気負荷を処理可能としたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１，２または３記載の空調システムであって、前記空調対象室へ外気を導入しつつ該空調対象室から排気を行うとともにそれら外気と排気との間で水分の交換を行うことにより前記空調対象室の湿度を制御する外気処理装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、従来のように輻射冷暖房システムを採用するために大がかりな中央方式の空調システムを前提とする必要がなく、汎用の空冷ヒートポンプパッケージ方式の空調機による簡易な個別空調システムを基本としつつ天井輻射冷暖房システムを有機的に組み合わせた合理的で効率的な空調システムを実現できる。
したがって本発明によれば、小規模な建物や簡易な建物も含めて様々な建物に対しても天井放射パネルによる快適かつ効率的な天井輻射冷暖房システムを支障なく適用することが可能となる。

本発明の空調システムの一実施形態を示す図である。本発明の空調システムの他の実施形態を示す図である。

図１は本発明の空調システムの一実施形態を示す図である。
これは、室外機２と室内機３とを冷媒配管４により接続してそれらの間で冷媒を循環させることにより室内機３において冷風または温風を調製する構成の空冷ヒートンプパッケージ方式の空調機１を主体として構成されたもので、室内機３により調製した冷風または温風を空調対象室５に対して給気ダクト６を介して給気ＳＡとして供給することによりその空調対象室５に対する空調を行う構成としたうえで、空調対象室５の天井面に設置した天井放射パネル７により輻射冷暖房を行う構成とされ、しかもその天井放射パネル７による輻射冷暖房を上記の空調機１（すなわち空冷ヒートンプパッケージ）により行うことを主眼とする。

すなわち、本実施形態の空調システムでは、空調機１における冷媒配管４の途中に冷媒との熱交換により冷水または温水を調製する熱交換器ユニット８を設置し、その熱交換器ユニット８により調製した冷水または温水を冷温水配管１５を通して天井放射パネル７に循環供給することによって、空調対象室５に対して天井面から輻射冷暖房を行う構成とされている。

本実施形態における熱交換器ユニット８は、天井放射パネル７に供給する冷水または温水（以下、冷温水という）と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器本体９と、冷温水を冷温水配管１５を通して熱交換器本体９と天井放射パネル７との間で循環させるためのポンプ１０と、冷温水の熱膨張を吸収するための膨張タンク１１と、熱交換器本体９への冷媒の供給量を膨張弁の操作により制御することによって冷温水の温度を制御するための制御手段１２とを具備している。

なお、本実施形態の熱交換器ユニット８は、上記の各要素の全てをケーシング１３内に収納した構成として、たとえば二重天井内に設置可能な程度のコンパクトな形状・寸法としておくことが好ましい。
また、熱交換器ユニット８を廊下等の非居室（非重要室）の天井裏空間に設置することにより、万一の漏水事故が発生した際にもその被害を最少限に食い止めることができる。
さらに、膨張タンク１１を密閉式としてそれには補給水を供給しない構成とするとともに、ケーシング１３内の底部にはドレンパン（図示略）を備えておくことにより、万一の漏水事故が発生した際にも保有水が漏水するに留まるし、それをドレンパンにより受けることで漏水被害を確実に防止することが可能である。

そして、本実施形態では、主として天井放射パネル７によって空調対象室５におけるインテリア負荷を処理し、室内機３は主として空調対象室５におけるペリメータ負荷と外気負荷を処理可能としている。
すなわち、空調対象室５の外壁に面するペリメータゾーンは内部のインテリアゾーンに比べて外壁を通しての熱ロス（スキンロード）および日射負荷が大きいことから、図示しているように室内機３からの給気ＳＡを給気ダクト６を通してペリメータゾーンに対して直接的かつ集中的に供給することにより、ペリメータゾーンに対する冷暖房能力を増強している。
なお、ペリメータゾーンにファンコイルユニットを設置しても良く、その場合、上記の熱交換器ユニット８により調製した冷温水をそのファンコイルユニットに供給することも可能である。

さらに、本実施形態においては、空調対象室５に供給するべき所要量の外気ＯＡを外気ダクト１６を通して室内機３に取り込み、所定の外気処理を行ったうえで給気ＳＡとともに供給するようにしている。
なお、図示例では室内機３から給気ＳＡおよび外気ＯＡを供給するのみとしているが、必要であれば破線で示すように空調対象室５からの還気ＲＡを還気ダクト１７を通して室内機３に戻して循環させるようにしても良いし、さらに外気ＯＡの導入量に見合う排気を行っても良い。

本実施形態の空調システムによれば、汎用の空冷ヒートポンプパッケージ方式の空調機１による一般的な空調システムに対して、熱交換器ユニット８および天井放射パネル７を付加することで、室内機３からの給気ＳＡによる冷暖房と天井放射パネル７による天井面からの輻射冷暖房を支障なく併用することが可能である。

また、本実施形態において用いる熱交換器ユニット８は、ケーシング１３内に熱交換器本体９とポンプ１０、膨張タンク１１の全体を組み込んだだけの簡易かつコンパクトな構成のものであるし、それにより調製する冷温水の温度を制御するために冷媒の供給量を膨張弁の操作により制御する構成の制御手段１２も組み込んでいるので、水温制御のための複雑かつ高価な電動三方弁による高度な制御を不要とできるものであり、この点においてもシステム全体を充分に簡易にかつ安価に構築することが可能である。

以上のことから、本発明によれば、従来のように輻射冷暖房システムを適用するために大がかりなセントラル方式の空調システムを前提とする必要はなく、汎用の空冷ヒートポンプパッケージ方式の空調機１による簡易な個別空調システムを基本としつつ、それに対して天井輻射冷暖房システムを有機的に組み合わせた効率的な空調システムを実現できるものであり、小規模な建物や簡易な建物も含めて様々な建物に対しても天井放射パネル７による快適かつ効率的な輻射冷暖房を合理的に適用することが可能となる。

図２は本発明の空調システムの他の実施形態を示す。
図１に示した先の実施形態では室内機３により外気処理を行うものとしたが、本実施形態では外気処理を専用の外気処理装置２０により行うようにしている。

すなわち、本実施形態における外気処理装置２０は、空調対象室５へ外気ダクト１６を通して外気ＯＡを導入しつつ空調対象室５から排気ダクト１８により排気ＥＡを行うとともに、それら外気ＯＡと排気ＥＡとの間で水分の交換を行うことによって空調対象室５の湿度を制御する構成としたものである。

そのような外気処理装置２０としては、水分を吸着しかつ放出する素材であるデシカント吸着材とヒートポンプとを組み合わせた構成のもの、具体的には、交互に蒸発器および凝縮器として機能するヒートポンプの２つの熱交換器に対してそれぞれデシカント吸着材を付着させた構成とし、一方の熱交換器を蒸発器として機能せしめてそのデシカント吸着材に水分を吸着（除湿）しつつ、同時に他方の熱交換を凝縮器として機能せしめてそのデシカント吸着材から水分の放出（加湿）を行う構成のものが好適に採用可能であり、本発明の空調システムに対してそのような外気処理装置２０を具備することによって空調対象室５の湿度をきめ細かくしかも精度良く制御することが可能である。

なお、本実施形態では室内機３によりインテリア負荷の一部も処理するものとして、図示しているように給気ＳＡを空調対象室５全体に供給することを想定しているが、先の実施形態と同様に室内機３によりペリメータ負荷のみを処理するものとして給気ＳＡをペリメータゾーンに対して集中的に供給することでも良い。
逆に、先の実施形態においても、本実施形態と同様に、室内機３によりペリメータ負荷のみならずインテリア負荷の一部も処理することとして給気ＳＡを空調対象室５全体に供給することでも良いし、先の実施形態に対して本実施形態の外気処理装置２０を付加することでも勿論良い。

１空調機（空冷ヒートポンプパッケージ）
２室外機
３室内機
４冷媒配管
５空調対象室
６給気ダクト
７天井放射パネル
８熱交換器ユニット
９熱交換器本体
１０ポンプ
１１膨張タンク
１２制御手段（膨張弁）
１３ケーシング
１５冷温水配管
１６外気ダクト
１７還気ダクト
１８排気ダクト
２０外気処理装置

Claims

室外機と室内機との間で冷媒を循環させることにより前記室内機において冷風または温風を調製する構成の空冷ヒートンプパッケージ方式の空調機を主体として構成され、前記室内機により調製した冷風または温風を空調対象室に対して給気することにより該空調対象室に対する空調を行う構成の空調システムであって、
前記空調機における冷媒配管の途中に前記冷媒との熱交換により冷水または温水を調製する熱交換器ユニットを設置し、該熱交換器ユニットにより調製した冷水または温水を冷温水配管を通して前記空調対象室の天井面に設置した天井放射パネルに循環供給することにより該空調対象室に対して天井面から輻射冷暖房を行う構成とされ、
前記熱交換器ユニットは、前記冷媒と前記冷水または温水との間で熱交換を行う熱交換器本体と、前記冷水または温水を前記冷温水配管を通して前記熱交換器本体と前記天井放射パネルとの間で循環させるためのポンプと、前記冷水または温水の熱膨張を吸収するための膨張タンクと、前記熱交換器本体への前記冷媒の供給量を膨張弁の操作により制御することによって前記冷水または温水の温度を制御するための制御手段とを具備してなることを特徴とする空調システム。
請求項１記載の空調システムであって、
前記天井放射パネルにより前記空調対象室におけるインテリア負荷を処理可能とし、前記室内機により前記空調対象室におけるペリメータ負荷を処理可能としたことを特徴とする空調システム。
請求項１または２記載の空調システムであって、
前記室内機により前記空調対象室における外気負荷を処理可能としたことを特徴とする空調システム。
請求項１，２または３記載の空調システムであって、
前記空調対象室へ外気を導入しつつ該空調対象室から排気を行うとともにそれら外気と排気との間で水分の交換を行うことにより前記空調対象室の湿度を制御する外気処理装置を備えたことを特徴とする空調システム。