JP2016217541A - 空調システム - Google Patents
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Abstract
Description
しかも、室内に熱負荷が偏在している場合や個人的に気流を欲する場合にはスポット吹き出し装置から吹き出す風量を調節して、全面床吹き出しやパーソナル床吹き出し等の最適な空調環境を選択できるようにした。
また、特許文献2に記載の全面床吹き出し方式空調設備は、換気だけでなく室内の温熱環境の調整も兼ねて空調機の空調空気を供給するため、空気流を搬送する動力が大きくなっており、エネルギー消費量が大きいという従来の課題を解決できていなかった。
本発明によれば、天井内空間に設けた冷却装置によって空調された空気は自然対流により天井の通気孔を通して居室内側にしみ出すことで居室内の負荷を処理できると共に、外調機等の空調機で外気負荷を処理した空気を二重床に供給して、二重床の床部材の吹き出し口を通して、居室内に新鮮な外気を導入することができる。そのため、室内負荷を空調機で処理するための空気搬送が必要なく、空調機による換気用の空気を二重床の床部材を通して居室内に搬送すればよいので、空気の搬送動力エネルギーを削減できる。
その際、床部材の吹き出し口から居室内に導入する外気は、自然対流による冷却空気の降下を妨げることなく供給することが好ましい。また、空調機から二重床に供給される外気は、外気負荷を処理した空気だけでなく調整することなく導入される空気も含むものとする。
床部材の吹き出し口が居室の全面に設けられている場合には、居室内の床部材全面から空気を均一に吹き出すことができるため居室内に均一に外気を導入でき、床部材の例えば執務者エリア等の一部に吹き出し口を設けた場合には、例えば居室内の執務者に近い床部材から供給することができて快適性を向上できる。或いは床部材の全面に吹き出し口を設けると共に、執務者エリア等の一部に別の吹き出し口を設けた場合には、一層快適性を向上できる。この場合、別の吹き出し口は吹き出し風量を調整可能なスポット吹き出し装置を設置してもよい。
冷却装置では冷水配管を流通する冷水の温度によって天井内の冷却空気の負荷調整を行うことができる。また、空調機で二重床に導入する外気の湿度や温度を調整することで、冷却装置の冷水配管で使用する冷水の温度を調整することができて冷凍機やヒートポンプ等の冷却源の温度効率が高くなる。
しかも、空調機で外気負荷を処理した空気を二重床の吹き出し口を通して居室に導入する場合には、冷却装置の負荷を軽減できる。
本発明の実施形態に係る空調システムについて、図1乃至図3に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態による空調システム1を示す図であり、室2は建物の上下のスラブ3、4の間に形成された側部が壁面5で仕切られている。室2の下部には下側のスラブ4と床部材7との間に二重床6となる床下空間が設置され、二重床6を形成する床部材7には全面に所定間隔で吹き出し口7aが形成されている。
図2(a)に示すように、天井8には水平面をなす天井パネル本体12が配設され、天井パネル本体12は、図2(b)で示すように薄板のパネル状に形成された天井パネル13が複数枚敷き並べて構成されている。本実施形態では天井パネル13は例えばアルミニウム等の金属製の四角形板状である。なお、天井パネル13は石綿吸音板から構成されていてもよい。
なお、天井8において、貫通孔13aに代えてスリットを所定間隔で形成してもよく、この場合スリットは例えば平行な方向や互いに交差する方向に複数列形成してもよい。
冷却装置16は図3に示すように、筐体18と、筐体18の対向する側面18aを貫通して蛇行して形成された冷水配管19とを備えている。冷水配管19は筐体18の側面18aの外側に突出して略U字に湾曲することで複数回蛇行している。冷水配管19は図示しない冷凍機またはヒートポンプ等の冷却源に接続されていて、冷凍機またはヒートポンプ等で製造された適宜温度の冷水が流通することで周囲の空気を冷却する。
また、筐体18の上下面には互いに連通する開口部18b、18cが形成され、上下部部の開口部18b、18c内には複数のプレートフィン20が配列されている。冷水配管19は配列された複数のプレートフィン20を貫通して配設されている。
なお、天井内空間9内に設置する冷却装置16はその上面から上側のスラブ3までの距離と下面から天井8までの距離とが等しく設定されていることが好ましい。しかし、冷却装置16の設置位置は任意の高さに設定してよく、その場合でも冷却装置16とスラブ3との間、冷却装置16と天井8との間にそれぞれ間隙を設けることが好ましい。
外調機22で導入された外気は外気負荷を処理して温度調整して給気SAとして二重床6に供給され、床部材7の吹き出し口7aを通して居室10内に新鮮空気を導入する。そして、居室10内の空気を還気口24aから吸い込み、還気配管24を通して外調機22に還気(RA)して外気に排出するようにした。
そのため、本実施形態による空調システム1は、冷却装置16と貫通孔13aを配列した天井8による天井内冷却空調方式と、外調機22による全面床吹き出し空調方式とを組み合わせて構成されている。
空調システム1では、居室10内の温度が初期設定温度より高い場合、天井8と上部のスラブ3との間に設けた冷却装置16が作動する。そして、冷却装置16内の冷水配管19には冷水が流通し、冷水配管19内を流通する冷水と冷水配管19周りの空気との間で熱交換が行われる。冷却されて密度が高くなった冷水配管19周りの空気は、自然対流によって天井内空間9内の冷却装置16から開口部18cを通して下方へ移動する。
そして、この冷却空気は天井8の各天井パネル13に形成された貫通孔13aを通過して居室10内へしみ出す。
こうして、天井内空間9と居室10とで冷却空気と暖められた空気とが上下方向に循環移動する自然対流が生じる。
そして、二重床6の床部材7の全面に所定間隔で形成した多数の吹き出し口7aを通して居室10内に新鮮な空気SAが吹き出される。このとき、床部材7の吹き出し口7aから居室10内に供給される空気SAの流れは、天井8からの自然対流による冷却空気の降下を妨げない程度の吹き出し風量と風速になるように外調機22によって制御される。また、居室10内で消費された空気SAは暖められて上昇し、一部は天井8に設けた還気口24aから還気配管24を通って外調機22に搬送されて外気に排出される。
例えば、一般的に冷凍機で生成する冷水の温度は7℃程度の低温冷水であるが、外調機22で湿度制御した場合には例えば16℃程度の中温冷水とすることができる。
また、従来の輻射パネルによる天井輻射式空調システムと比較してコストを低廉にすることができる上に施工し易いという利点がある。
更に、外調機22によって導入した外気の湿度を調整することで、居室10内に供給する新鮮外気の温度を低下できるため、冷却装置16の冷水配管19に供給する冷水を中温程度に上昇できて熱源駆動の効率化による省エネルギーを達成できる。
本第一変形例では、床吹き出し空調方式として全面床吹き出し空調方式に代えてパーソナル床吹き出し空調方式を採用した点で、上述した実施形態と相違し、その余の構成を共通にしている。
即ち、本変形例による空調システム1Aでは、居室10内において床部材7上に執務者の執務スペース28が設置され、床部材7における執務スペース28の近傍にパーソナル吹き出し口28aが形成されている。また、執務スペース28以外の適宜間隔をおいた位置にもパーソナル吹き出し口28bが形成されている。その余の構成は上述した実施形態による空調システム1と同様である。
本第二変形例によれば、空調システム1において、二重床6の床部材7から居室10内に供給される外調機22で導入した新鮮空気SAは、床部材7の全面に設けた多数の吹き出し口7aから供給されると共に、執務スペース28の床部材7に形成したパーソナル吹き出し口28aからも一部の新鮮空気SAが供給される。そのため、居室10内全体への新鮮外気の供給と執務スペース28への新鮮外気の供給とを行うことができるため、一層冷却と還気の効率が高い。
なお、全面床吹き出し空調方式に加えて設置するパーソナル吹き出し口28a、28bとして、上述した従来技術で設置した吹き出し風量を調整可能なスポット吹き出し装置を設置してもよい。
図5は実験室に設けた空調システム概略構成図を示すものであり、本実施形態による空調システム1と同一構成について同一の符号を用いて説明する。
図5に示す実験室における空調システム1は天井8で仕切った天井内空間9内に冷却装置16を設置し、天井8として貫通孔13aを有する天井パネル13を縦横方向に配列した天井パネル本体12を敷設した。また、床部材7で仕切った二重床6を設けて居室10を仕切った。居室10内には想定される執務者の発熱や設置した機器類の発熱等を模擬負荷30として設置した。
実験室の空調システム1は二重床6による全面床吹き出し方式であり、吹き出し口7aの風量は一般事務室の必要外気量を想定して6m3/(m2・h)×32.4m2≒200m3/hとした。居室10内の温度は26℃とし、二重床6からの外気SAの吹き出し温度も26℃とした。居室10内の模擬負荷30は、負荷を模擬した発熱体(人体発熱、既開発熱を模擬)と照明の発熱量を設備設計時に最大値として用いられる60W/m2とした。天井内空間9に設置した冷却装置16(負荷処理能力:約200W/個×12個)の冷水配管19に16℃の冷水を流量7L/minで流した。また、天井8は、天井パネル13の貫通孔13aの開口径1.5mmφ、開口率17.4%のものを用いた。
この結果から、外調機22による外気SAの送風をしない場合に対し、必要な外気量分の送風を二重床6の床下から行った場合でも居室10内の温度分布状況に大きな変化はないことを確認できた。
従って、上述した冷房性能確認実験により、外調機22で外気負荷を処理して室温とほぼ同等の温度レベルで外気SAを居室10内に供給することで、冷却装置16の上下温度差を大きくすることができ、冷却装置16の能力を高めることができる。また、これとは逆に、居室10内の冷房負荷が急激に高くなる等、冷却装置16の能力が不足する場合には外気SAの供給温度を下げることで居室10内の冷房の補助の役割を担うこともできる。
6 二重床
7 床部材
7a 吹き出し口
8 天井
9 天井内空間
10 居室
13 天井パネル
13a 貫通孔
16 冷却装置
19 冷水配管
22 外調機
Claims (3)
- 天井内空間に設けていて自然対流によって空気を冷却する冷却装置と、
前記天井内空間と居室とを仕切っていて前記冷却装置で空調された空気を前記居室に供給する通気孔を有する天井と、
二重床内に給気して前記二重床と居室を仕切る床部材の吹き出し口を通して前記居室に外気を供給する空調機と、
を備えたことを特徴とする空調システム。 - 前記二重床の吹き出し口は前記床部材の全面または/及び一部に設置されている請求項1に記載された空調システム。
- 前記冷却装置は負荷調整可能な冷水を流通させる冷水配管を備えている請求項1または2に記載された空調システム。
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