JP2019200021A - 躯体蓄熱空調システム - Google Patents
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Abstract
Description
図3は、本発明の実施の形態に係る躯体蓄熱空調システム2の第1の設置例を示し、(a)は、天井面11aに対する冷温水パイプ20、ヒートシンク23A及び放射フィン27Aの設置例、(b)はA−A線の拡大断面図を示す図である。第1の設置例において、ヒートシンク23Aは、冷温水パイプ20の両側を挟み込むように保持する保持部230と、固定ボルト28Aにより天井面11aに固定される天井固定部231と、固定ボルト28Bにより放射フィン27Aが取り付けられるフィン取付部232(板状取付部)とを備える。
図4は、本発明の実施の形態に係る躯体蓄熱空調システム2の第2の設置例を示し、(a)は、天井面11aに対する冷温水パイプ20、ヒートシンク23B及び放射フィン27Bの設置例、(b)はB−B線の拡大断面図を示す図である。第2の設置例において、ヒートシンク23Bは、第1の設置例におけるヒートシンク23Aと同様の保持部230及び天井固定部231と、吊り金具29(棒状取付部)により放射フィン27Bが取り付けられる金具取付部233とを備える。
第1の設置例と、第2の設置例とを組み合わせることにより、例えば、天井面11aに、第1の設置例におけるヒートシンク23A及び放射フィン27Aと、第2の設置例におけるヒートシンク23B及び放射フィン27Bとを設置してもよいし、躯体蓄熱空調システム2が、第1の設置例における弾性部材25と、第2の設置例における潜熱蓄熱材26とを備えてもよい。
次に、本発明の躯体蓄熱空調システム2における放射フィン27の熱的性能を検証するために解析を行った。以下、解析条件及び解析結果について説明する。
図5は、放射フィン27の解析条件を示し、(a)は放射フィン27の形状、(b)は解析モデル、(c)は境界条件を示す図である。図5(a)に示すように、放射フィン27が取り付けられていない場合(比較例)と、放射フィン27が取り付けられた場合の放射フィン27の4種類の形状A〜Dとに対して、スポットファン24の気流の有無による条件をそれぞれ設定し、計10ケースの2次元CFD(Computational Fluid Dynamics)解析を行った。
図6は、解析結果を示し、(a)は熱流の移動方向、(b)は気流無しでの熱流、(c)は気流有りでの熱流を示す図である。図6(b)、(c)は、奥行1m当たりの熱流の値であり、正負は図6(a)の矢印の向きに一致する。また、図7は、放射フィン27の周囲の気流分布を示す図である。
次に、本発明の躯体蓄熱空調システム2の熱的性能を検証するために実験を行った。以下、実験装置、実験条件及び実験結果について説明する。
実験装置は、発泡ポリスチレン板(100mm厚、0.028W/m/K)で作成したボックス内部に、上スラブ11を模擬したコンクリート製の試験体A(1400×1180×250mm)又は試験体B(1400×1180×150mm)を配置し、試験体A、Bの下側(居室10を模擬)と、試験体A、Bの上側(OAフロア+上階の居室10を模擬)の空間に分割した。内部空間の温度を調整するために、試験体A、Bの上側と下側にヒーターをそれぞれ設置した。
図8は、伝熱方式の差異による蓄熱時の熱流の推移を示す図である。図8では、30分ごとの熱流の平均値をプロットした結果を示している。「躯体への熱流」は、30分ごとの蓄熱量の差分を時間で除した値である。「空気への熱流+躯体からの空気への再放熱」は、30分間の冷水の平均熱流(以下、冷水熱流)から「躯体への熱流」を減じた値(式(1))である。試験体A、Bは、断熱性を確保するようにしているが、実験系の外に熱流が生じている場合は、「空気への熱流+躯体から空気への再放熱」にその値が含まれることとなる。
2・・・躯体蓄熱空調システム
3・・・床吹出し空調システム
10・・・居室
11・・・上スラブ
11a・・・天井面
11b・・・梁
11c・・・凹部
12・・・下スラブ
13・・・床材
14・・・床下チャンバ
20、20a〜20c・・・冷温水パイプ
21・・・熱交換器
22・・・熱源
23、23A、23B・・・ヒートシンク
24・・・スポットファン
25・・・弾性部材
26・・・潜熱蓄熱材
27、27A、27B・・・放射フィン
28A〜28C・・・固定ボルト
29・・・吊り金具
30・・・空調部
31・・・給気配管
32・・・還気配管
100・・・空調システム
230・・・保持部
231・・・天井固定部
232・・・フィン取付部
233・・・金具取付部
234・・・空隙部
270・・・波板部
271・・・接続部
Claims (8)
- 建築物の天井面を構成する躯体に蓄熱した熱エネルギーを放熱することにより空調を行う躯体蓄熱空調システムであって、
前記熱エネルギーの媒体となる熱媒体が流れ方向に沿って流れる熱媒体配管と、
前記熱媒体配管を前記流れ方向に沿って保持した状態で前記天井面に取り付けられた熱交換部材と、
前記熱交換部材が取り付けられた前記天井面の下方に前記流れ方向に沿って配置された状態で取付部を介して前記熱交換部材に取り付けられた放射部材と、
前記熱交換部材が取り付けられた前記天井面に向けて気流を発生させる送風装置と、
を備えることを特徴とする躯体蓄熱空調システム。 - 前記送風装置は、前記躯体に前記熱エネルギーを蓄熱する場合は停止させ、前記躯体から前記熱エネルギーを放熱する場合は稼働させる
ことを特徴とする請求項1に記載の躯体蓄熱空調システム。 - 前記送風装置は、前記熱交換部材が取り付けられていない部分の天井面の下方に配置され、
前記送風装置により発生させた気流は、上向きの気流であり、前記上向きの気流は、前記天井面によって横向きの気流となり、前記熱交換部材又は前記放射部材に到達する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の躯体蓄熱空調システム。 - 前記放射部材は、前記横向きの気流が前記熱交換部材と前記放射部材との間を通過可能な空隙部を形成した状態で前記取付部を介して前記熱交換部材に取り付けられた
ことを特徴とする請求項3に記載の躯体蓄熱空調システム。 - 前記放射部材は、板状部材で構成されるとともに、前記板状部材の長手方向が、前記流れ方向に沿って配置され、前記板状部材の短手方向が、前記横向きの気流の上流側から下流側に向かって前記板状部材と前記天井面との間の距離が小さくなるように配置された状態で前記取付部を介して前記熱交換部材に取り付けられた
ことを特徴とする請求項4に記載の躯体蓄熱空調システム。 - 前記放射部材は、板状部材で構成されるとともに、前記板状部材の長手方向が前記流れ方向に沿って配置された状態で前記取付部を介して前記熱交換部材に取り付けられ、
前記取付部は、前記板状部材の長手方向に沿って所定の取付幅を有する板状取付部、又は、前記板状部材の長手方向に沿って所定の間隔幅で配置された複数の棒状取付部である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の躯体蓄熱空調システム。 - 前記熱交換部材と前記天井面との間に、前記躯体よりも熱伝導率が大きな弾性部材を備える
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の躯体蓄熱空調システム。 - 前記天井面に形成された凹部に、前記躯体よりも比熱容量が大きな潜熱蓄熱材を備え、
前記熱交換部材は、前記凹部が形成された部分の前記天井面に取り付けられた
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の躯体蓄熱空調システム。
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