JP2522608B2 - 天井冷暖房システム - Google Patents

天井冷暖房システム

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JP2522608B2
JP2522608B2 JP3121592A JP12159291A JP2522608B2 JP 2522608 B2 JP2522608 B2 JP 2522608B2 JP 3121592 A JP3121592 A JP 3121592A JP 12159291 A JP12159291 A JP 12159291A JP 2522608 B2 JP2522608 B2 JP 2522608B2
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勝彦 丸尾
雅司 浦野
秀人 新保
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、天井面を冷却あるいは
加熱して室内の冷暖房を行う天井冷暖房システムに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来用いられている天井冷暖房システム
としては図6に示すものがある。これは天井スラブ18
内に配管された銅管のような配管19にヒートポンプ等
の熱源16から冷却水、あるいは加熱水をポンプ17に
より供給し、天井表面の温度を冷房を目的とする場合2
0℃程度、暖房を目的とする場合は35℃程度とするこ
とにより室内の冷暖房を行うものである。ここで1は天
井材、3は断熱材である。
【0003】他の従来例として実開平1−22918号
公報に開示されている図7に示すようなシステムがあ
る。これは、天井面としての格子状の天井材1の上方に
むき出しの配管19を施し、この配管19に図6のシス
テムと同様に冷水あるいは温水を流し、冷暖房を行うも
のである。ここで20はヘッダである。このような天井
面からの輻射による伝熱を利用した冷暖房は、不快な気
流が発生しにくいことと室内の上下温度分布が非常に小
さくなることにより快適な室内条件を得ることができ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
天井冷暖房システムは冷房の際、天井面への結露を防止
するために何らかの方法で除湿する必要があり、通常除
湿機を使用する。つまり、冷房のための熱源の他に、除
湿のための熱源がさらに1つ必要という不合理なシステ
ムのものが多かった。
【0005】また天井面からの放熱(輻射と自然対流)
だけで室内の冷暖房を行うとき、その部屋の冷房あるい
は暖房負荷をまかないきれない場合が存在する。本発明
は叙述の点に鑑みてなされたものであって、本発明の目
的とするところは冷房時に除湿するために別の熱源を必
要とせず、しかも冷暖房能力の比較的大きい天井冷暖房
システムを提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明天井冷暖房システムは、建物の天井部分の天井材
と天井材の上の平板との間に空気流路を形成すると共に
前記平板裏面を適切に断熱して天井ダクトとし、前記天
井ダクトの空気流路の入口と出口とを、ヒートポンプ等
の熱源及び送風機を介して接続ダクトにより接続し、天
井ダクトの空気流路に冷気あるいは暖気を循環させて天
井冷暖房を行う天井冷暖房システムにおいて、前記出口
と前記熱源とをつなぐ接続ダクトを分岐させて室内の空
気の一部を吸い込む吸い込み口を設け、天井面より循環
冷気あるいは暖気の一部を吹き出すための吹き出し手段
を天井材に設けて成ることを特徴とする。
【0007】冷房時の室内の除湿は、天井ダクトを流れ
る循環流が、室内と前記空気流路との圧力差により室内
に流入すること、あるいは、透湿性を有する天井材を使
用した場合は、室内空気の水蒸気分圧と天井ダクトを流
れる循環流の水蒸気分圧差を推進力とする水蒸気分離に
より行われる。つまり、前者の除湿は、天井ダクトを流
れる循環流と室内の圧力差が天井ダクトの上流から下流
にかけて数mmAq存在し、その圧力差により循環流の
一部が室内に天井材を通って流入することによりおこ
る。この室内への低湿空気の流入とこれに対応する室内
の高湿空気の流出により室内の除湿が行われるわけであ
る。
【0008】天井冷暖房を行う時には、天井表面温度を
冷房を目的とする場合には20℃程度、暖房を目的とす
る場合は35℃程度とすることにより冷暖房を行う。
【0009】
【作用】本発明天井冷暖房システムは、空気を熱媒とし
て用いている。従来例に示した水を熱媒として天井冷暖
房を行う場合と比較して、空気は比熱が水に比べて小さ
いため、天井表面温度分布のばらつきを大きくさせない
ためには、天井裏面に流す流量を非常に多くするか、室
温と天井表面温度との温度差を小さい環境とする必要が
ある。そのため一般に空気の冷媒または熱媒は天井の冷
暖房に適さないとされている。そこで本発明者らは天井
の単位面積あたりの熱抵抗を0.01m2・K/W以上
0.4m 2 ・K/W以下とし、その天井材裏面にヒート
ポンプ等の熱源により冷却あるいは加熱された空気を循
環させることで解決する事を見い出した。しかしなが
ら、冷房を行う際、天井面の結露を防止するため室内を
何らかの方法で除湿する必要がある。
【0010】そこで本発明の天井冷暖房システムは、建
物の天井部分の天井材と天井材の上の平板との間に空気
流路を形成すると共に前記平板裏面を適切に断熱して天
井ダクトとし、前記天井ダクトの空気流路の入口と出口
とを、ヒートポンプ等の熱源及び送風機を介して接続ダ
クトにより接続し、天井ダクトの空気流路に冷気あるい
は暖気を循環させて天井冷暖房を行う天井冷暖房システ
ムにおいて、前記出口と前記熱源とをつなぐ接続ダクト
を分岐させて室内の空気の一部を吸い込む吸い込み口を
設け、天井面より循環冷気あるいは暖気の一部を吹き出
す吹き出すための吹き出し手段を天井材に設けて成るこ
とを特徴とするもである。
【0011】冷房時の室内の除湿は次の方法により行わ
れる。つまり、天井ダクトを流れる循環流と室内の圧力
差が、天井ダクトの上流から下流にかけて数mmAq存
在し、天井材の透気度とのその圧力差に応じて室内への
循環空気の流入量が決まる。この室内への低湿空気の流
入とこれに対応する室内の高湿空気の流出により室内の
除湿が行われる。また透湿性を有する天井材を使用した
場合、室内空気の水蒸気分圧と天井ダクトを流れる循環
流れの水蒸気分圧との分圧差を推進力とする水蒸気分離
による除湿も併せて行われる。
【0012】室内に吹き込む空気の量は特に限定しない
が、循環空気流量の30%以下が望ましく、さらには1
0%程度が適している。また本発明は空気を熱媒として
用いるので水を冷媒とする場合に比べて構造を非常に簡
単にすることができる。その上、熱容量を大きくする躯
体は天井材だけなので、熱容量が小さく、冷房あるいは
暖房の立ち上がりを早くできる。
【0013】
【実施例】本発明の実施例を図1から図5を用いて説明
する。以下これらの実施例の具体的な内容を記述する
が、本発明は以下の記述に限定されるものでない。 (実施例1)本実施例は図1、図2に示すように4畳間
の天井部分を天井ダクト11を形成してある。この天井
ダクト11は天井材1と天井材1の上の平板としての捨
て貼り合板21との間に空気流路22を形成し、捨て貼
り合板21の上に全面に亘って断熱材3を貼ってある。
天井材1には空気の吹き出し手段として多数の吹き出し
孔13を全面に亘って穿設してある。天井ダクト11の
端部には入口として入口ヘッダー2と出口として出口ヘ
ッダー10を設けてある。この入口ヘッダー2と出口ヘ
ッダー10とは接続ダクト4により接続してあり、接続
ダクト4に熱源5としてのエアコンを挿入してある。出
口ヘッダー10と熱源5とをつなぐ接続ダクト4から途
中の分岐部6で分岐した分岐ダクト24を連出してあ
り、分岐ダクト24の端部に室内の空気を吸い込む吸い
込み口8を設けてあり、吸い込み口8を室内に臨ませて
ある。そして室内の空気の一部の吸い込み空気9を吸い
込み口8から吸い込むと共に天井材1の吹き出し孔13
から循環空気12の一部を吹き出し空気14として吹き
出すようになっている。分岐ダクト24の途中にはダン
パー7を設けてある。天井材1としてはアルミニウムラ
ミネートで被覆され、直径3mmの円形の吹き出し孔1
3を多数あけたロックウール製天井材(厚さ12mm)
を用いた。この天井材1は吹き出し孔13の数により吹
き出し空気14の最大量を調整している。
【0014】本システムは図2の如く捨て貼り合板21
と天井材1との間で高さ2cmの流路が形成されてお
り、幅4cm、高さ2cmの野縁を空気の流れと平行に
取り付けて各流路の仕切り及び捨て貼り合板21と天井
材1との間のスペーサとして使っている。入口ヘッダー
2及び出口ヘッダー10の断面積は十分に大きいのでヘ
ッダー部分の圧損が、空気流路22部分の圧損に比べ十
分に小さい。そのため天井ダクト11内の各空気流路の
冷気あるいは暖気の流速はほぼ均一である。
【0015】熱源5としてのエアコンを通過する循環流
の流量は約300m3 /hで、室内と天井ダクト11と
の圧力差により最大30m3/h程度の循環空気が室内
に流入している。室内への流入空気量は部屋の空調負荷
に応じてダンパー7により0m3 /hから30m3 /h
まで任意に調整できる。このようなシステムを用い、夏
季の日中(気温32℃、湿度60%RH)において平均
天井面温度を22℃とした室内で行った冷房実験では、
室内温度28℃で湿度50%の室内環境が得られ、天井
表面の結露は起こらなかった。
【0016】(実施例2)本実施例は図3、図4に示す
ように4畳間の天井部分を天井ダクト11を形成してあ
るが、大部分の構造は上記図1や図2に示す実施例と同
じ構造である。異なる点は、上記実施例では天井材1に
吹き出し孔13を設けているのに対し、本実施例の場
合、天井材1として通気性のあるものを用いて空気の吹
き出し手段のある構造にしてある。天井材1としては透
気率2.9m3 /m2 ・h・mmAqのロックウール製
天井材(厚さ12mm)を用いた。
【0017】本実施例は透気性を有する天井材1を用い
ているので、天井ダクト11を流れる循環流と室内の圧
力差に応じて天井面全体から循環空気12の一部を室内
に吹き出す。この吹き出し空気により室内の除湿及び空
調負荷の一部を補うことができる。また天井面の汚れを
防止する効果のあることも確認されている。またこの天
井材1は透湿性をも有するので、室内空気の水蒸気分圧
と天井ダクト11を流れる循環流の水蒸気分圧との分圧
差を推進力とする水蒸気分離による除湿も併せて行われ
る。
【0018】このようなシステムを用い、夏季の日中
(気温32℃、湿度60%RH)において平均天井面温
度を22℃とした室内で行った冷房実験では、室内温度
28℃で湿度50%の室内環境が得られ、天井表面の結
露は起こらなかった。 (実施例3)本実施例は、実施例1のシステムと大部分
は同じであるが、分岐ダクト24に分岐部6とダンパー
7との間で送風機15を設置してある。
【0019】本実施例の場合、ダンパー7の開閉だけで
なく送風機15の制御により吹き出し空気14の量の調
節が可能である。これにより高負荷時に多量の吹き出し
空気14が必要な場合に有効である。このシステムを用
い、夏季の日中(気温32℃、湿度60%RH)におい
て平均天井面温度を22℃とした室内で行った冷房実験
では、室内温度28℃で湿度50%の室内環境が得ら
れ、天井表面の結露は起こらなかった。
【0020】
【発明の効果】本発明天井冷暖房システムによれば、叙
述の如く出口と熱源とをつなぐ接続ダクトを分岐させて
室内の空気の一部を吸い込む吸い込み口を設け、天井面
より循環冷気あるいは暖気の一部を吹き出す吹き出すた
めの吹き出し手段を天井材に設けているので、室内に低
湿空気を吹き出すと共に室内の高湿空気を吸い込むこと
により除湿できるものであって、従来のように冷房時に
除湿にするのに別の熱源を要しないものであり、しかも
天井ダクトの空気流路の循環流の一部を吹き出すことが
できて冷暖房の負荷が大きくても冷暖房能力を大きくで
きるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明天井冷暖房システムの一実施例を示す斜
視図である。
【図2】図1の断面図である。
【図3】同上の他の実施例の斜視図である。
【図4】図3の断面図である。
【図5】同上のさらに他の実施例の斜視図である。
【図6】一従来例の断面図である。
【図7】他の従来例の一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
1 天井材 2 入口ヘッダー 3 断熱材 4 接続ダクト 5 熱源 8 吸い込み口 10 出口ヘッダー 11 天井ダクト 21 捨て貼り合板 22 空気流路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 建物の天井部分の天井材と天井材の上の
    平板との間に空気流路を形成すると共に前記平板裏面を
    適切に断熱して天井ダクトとし、前記天井ダクトの空気
    流路の入口と出口とを、ヒートポンプ等の熱源及び送風
    機を介して接続ダクトにより接続し、天井ダクトの空気
    流路に冷気あるいは暖気を循環させて天井冷暖房を行う
    天井冷暖房システムにおいて、前記出口と前記熱源とを
    つなぐ接続ダクトを分岐させて室内の空気の一部を吸い
    込む吸い込み口を設け、天井面より循環冷気あるいは暖
    気の一部を吹き出すための吹き出し手段を天井材に設け
    て成ることを特徴とする天井冷暖房システム。
JP3121592A 1991-05-28 1991-05-28 天井冷暖房システム Expired - Fee Related JP2522608B2 (ja)

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GB0302899D0 (en) * 2003-02-08 2003-03-12 Biddle Air Systems Ltd Improvements in and relating to a ceiling void mounted fan coil unit
JP4605759B2 (ja) * 2004-11-04 2011-01-05 三建設備工業株式会社 建物の室内空調システム

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