JP2675682B2 - 天井輻射冷暖房システム - Google Patents

天井輻射冷暖房システム

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JP2675682B2
JP2675682B2 JP3034229A JP3422991A JP2675682B2 JP 2675682 B2 JP2675682 B2 JP 2675682B2 JP 3034229 A JP3034229 A JP 3034229A JP 3422991 A JP3422991 A JP 3422991A JP 2675682 B2 JP2675682 B2 JP 2675682B2
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勝彦 丸尾
雅司 浦野
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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輻射冷暖房システムに
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輻射冷暖房シス
テムとしては図5に示すものがある。これは天井スラブ
4内に配管された銅管のような配管17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15
により供給し、天井表面の温度を冷房を目的とする場合
20℃程度、暖房を目的とする場合は35℃程度とする
ことにより室内の冷暖房を行うものである。ここで1は
天井材、5は断熱材である。
【0003】他の従来例として実開昭1−22918号
公報に開示されている図6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17を施し、この配管17に図5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11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のばらつき
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、上記図
5に示した従来技術による天井冷暖房システムにおいて
は、天井スラブ4内に銅管のような配管17を配管する
ため施工が非常に難しく、限定された業者にしか施工で
きないという欠点を有する。しかも天井スラブ4の熱容
量が大きいため冷暖房の立ち上がりに非常に時間がかか
るという問題がある。また図6に示したシステムも同様
に施工が難しい。そして両従来例とも水を循環させる冷
暖房を行うため室内への漏水の危険が常に付きまとうと
いう欠点があった。
【0005】この問題を解決するため本発明者らは、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
流路を設けると共に前記平板裏面を適切に断熱して天井
流路部を形成し、前記天井流路部の空気流路の入口及び
出口と、ヒートポンプ等の熱源及び送風機とをダクトに
より接続し、天井流路部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ものを提案した。しかし
かかるものの場合、大面積の天井を施工する場合、天井
表面温度分布のばらつきが大きくなってしまうという問
題がある。また、比較的面積の小さい10畳程度の面積
の冷暖房に用いる場合においても、さらに天井表面温度
分布のばらつきを小さくする必要がある場合や、静音化
のためにダクト流量をできるだけ小さくした場合等への
対応が難しいという問題がある。
【0006】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天井表面温度分布
のばらつきを小さくして安定して冷暖房ができる天井輻
射冷暖房システムを提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明天井輻射冷暖房システムは、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設けると共
に前記平板裏面を適切に断熱して天井流路部を形成し、
前記天井流路部の空気流路の入口及び出口と、ヒートポ
ンプ等の熱源及び送風機とをダクトにより接続し、天井
流路部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、矩形状の天
井空間の対向する2辺に沿って夫々ヘッダを設け、上記
夫々のヘッダに連通する天井流路部をヘッダの長手方向
と直交する野縁のような部材にて仕切って複数の流路を
形成し、両側のヘッダの上面部を空気流路よりも上方に
突出して形成し、一方のヘッダに設けた入口と他方のヘ
ッダに設けた出口と熱源及び送風機とをダクトにて接続
して成ることを特徴とする。つまり、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設けると
共に前記平板裏面を適切に断熱して天井流路部を形成
し、天井流路部の空気流路に接続したヒートポンプ等の
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
とにより、天井表面温度を、冷房を目的とする場合は2
0℃程度、暖房を目的とする場合は35℃程度とするこ
とで冷暖房を行うものである。そして、一方のヘッダに
設けた入口と他方のヘッダに設けた出口と熱源及び送風
機とをダクトにて接続することで、空調空気が一方のヘ
ッタ側から他方のヘッダ側に直線状に流れるのみで、空
調空気は蛇行して流れることがなく、このため入口側と
出口側とで大きな温度差が生じないようにできるもので
ある。また、両側のヘッダの上面部を空気流路よりも上
方に突出して形成してあることで、両側のヘッダの突出
部分間において空気流路の上方位置に凹み空間が形成さ
れることになって、この部分に熱源及び送風機等を配置
することが可能となり、天井裏の高さが高くない場合で
も対応できることになる。また大面積の天井を施工する
場合、あるいは比較的小さい面積の天井でもさらに天井
表面温度分布のばらつきを小さくしたり、静音化のため
にダクト流量を小さくしたい場合、前記天井を適当な面
積に分割し、それぞれの分割部分に形成された天井流量
部の空気流路と、熱源及び送風機とをダクトにより接続
し、冷気あるいは暖気を循環させることにより、天井面
の温度分布のばらつきを小さくしようとするものであ
る。
【0008】
【作用】本発明は空気を冷媒または熱媒として用いてい
る。従来例に示した水を熱媒や冷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。これに対して本発明者らは
天井の単位面積あたりの熱抵抗を0.01m 2 ・K/W
以上0.2m2 ・K/W以下とし、循環空気の温度を適
切な値とすることで、10畳程度の空間を比較的ばらつ
きの少ない天井表面温度分布で冷暖房できることを見い
だした。しかし、それ以上広い空間において同様な天井
冷暖房を行う場合、天井面積に例して冷却あるいは加熱
空気の流量を増やす必要があるが、天井裏という制約か
らむやみにダクト径を大きくできないので圧力損失が大
きくなってしまう。
【0009】そこで本発明では天井をいくつかに分割し
てそれぞれの分割部分に天井流路部を形成し、冷気ある
いは暖気を各天井流路部の空気流路に循環させることに
より、圧力損失を大きくせずに天井表面の温度分布のば
らつきを小さくできる。また比較的小さい面積において
も、さらに温度分布を小さくしい場合や静音化のために
ダクトを小さくしたい場合にも複数の天井流路部に分割
して各天井流路部の空気流路に冷気あるいは暖気を循環
させることにより同様にできる。
【0010】また本発明では空気を冷媒や熱媒として用
いるので水を冷媒や熱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
る物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。
【0011】
【実施例】本発明の実施例を図1及び図2に示す。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。本実施例は図2に
示すように8畳の天井部分を2分割して2つの天井流路
部Aを形成してある。それぞれの天井流路部Aの面積
は、具体的には4.2m2 で、天井全面積(13m2
に占める施工面積の割合は65%である。各天井流路部
Aの表面にはロックウール製の天井材1を貼ってある。
このロックウール製の天井材1は、具体的には単位面積
あたりの熱抵抗は0.17m2 ・K/Wで、厚さ12m
mで、透湿率が8.5g/m2 ・h・mmHgである。
各天井流路部Aでは捨て合板のような平板8と天井材1
との間に空気流路10を形成してあり、この空気流路1
0には野縁9を流れと平行に取り付けてあって、野縁9
を空気流路10の仕切り及び平板8と天井材1との間の
スペーサとして使っている。空気流路10は具体的には
高さが2cmであり、野縁9は具体的には幅が4cmで
高さが2cmである。各天井流路部Aの空気流路10の
入口13部及び出口14部には夫々ヘッダ11が設けら
れている。各天井流路部Aの平板8の上面には断熱材5
をヘッダ11まで至るように装着してある。図中3は室
内、4は天井スラブである。前記天井流路部Aと熱源及
び送風機としてのエアコンディショナー6との接続の詳
細を図2に示す。天井には2つの同様な天井流路部Aを
並列に並べられており、それぞれの天井流路部Aの入口
13、出口14をダクト12よりエアコンディショナー
6の室内機6aと接続している。また2つの天井流路部
Aの空気流路10に流れる空気量を等しくするために各
天井流路部Aの入口13にそれぞれ送風機を設置してい
る。前記ヘッダ11の断面積は十分に大きいのでヘッダ
11部分の圧損は、空気流路10部分の圧損に比べて十
分に小さい。そのため各流路10の冷気あるいは暖気の
流速はほぼ均一である。本実施例の具体的な装置を使っ
て天井冷房を行ったときのデータを図3に示す。また天
井暖房を行ったときのデータを図4に示す。この図3の
グラフで縦軸は温度を示し、横軸は時間を示し、符号イ
は入口循環空気の温度変化、ロは出口循環空気の温度変
化、ハは入口天井表面の温度変化、ニは出口天井表面の
温度変化、ホは室温の温度変化を示す。図4のグラフで
も縦軸は温度を示し、横軸は時間を示し、符号イ′は入
口循環空気の温度変化、ロ′は出口循環空気の温度変
化、ハ′は入口天井表面の温度変化、ニ′は出口天井表
面の温度変化、ホ′は室温の温度変化を示す。
【0012】
【発明の効果】本発明天井輻射冷暖房システムによれ
ば、叙述の如く天井流路部の空気流路に冷気あるいは暖
気を循環させて冷暖房しているので、冷媒や熱媒として
従来の水でなく空気を用いて冷暖房でき、従来のように
漏水の心配がないものであり、しかもシステムを簡素化
できて施工を非常に簡単に行うことができるものであ
る。また天井をいくつかに分割して複数の天井流路部を
形成し、各天井流路部の空気流路に冷気あるいは暖気を
循環させるようにしたので、大面積の空間に使用する場
合や、比較的小さい面積でも、さらに温度分布のばらつ
きを小さくしたい場合や、静音化のためにダクト流量を
小さくしたい場合においても、天井表面の温度分布のば
らつきが非常に小さい天井冷暖房ができるものであり、
さらに矩形状の天井空間の対向する2辺に沿って夫々ヘ
ッダを設け、上記夫々のヘッダに連通する天井流路部を
ヘッダの長手方向と直交する野縁のような部材にて仕切
って複数の流路を形成し、一方のヘッダに設けた入口
他方のヘッダに設けた出口と熱源及び送風機とをダクト
にて接続したので、入口から一方のヘッダに供給された
空調空気が複数の流路に流れ、他方のヘッダから出口に
至るものであって、複数の流路に仕切ることで空調空気
が均等に行き渡って全面に亙って温度ばらつきを少なく
できると共に複数の流路に仕切っても抵抗なくスムーズ
に空調空気が流れて円滑な冷暖房ができ、しかも空調空
気が一方のヘッタ側から他方のヘッダ側に直線状に流れ
るのみで、空調空気は蛇行して流れることがなく、この
ため入口側と出口側とで大きな温度差が生じないように
できていっそう円滑な冷暖房ができるものである。しか
も、両側のヘッダの上面部を空気流路よりも上方に突出
して形成してあることで、両側のヘッダの突出部分間に
おいて空気流路の上方位置に凹み空間が形成されること
になって、この部分に熱源及び送風機等を配置すること
が可能となり、天井裏の高さが高くない場合でも対応で
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明天井輻射冷暖房システムを示すものであ
って、(a)は全体の断面図、(b)は(a)のX−X
線断面図である。
【図2】同上の天井部分を示す斜視図である。
【図3】同上の天井冷房を行ったときのデータを示すグ
ラフである。
【図4】同上の天井暖房を行ったときのデータを示すグ
ラフである。
【図5】一従来例の断面図である。
【図6】他の従来例の一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
A 天井流路部 1 天井材 5 断熱材 6 エアコンディショナー 8 平板 10 空気流路 12 ダクト 13 入口 14 出口

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上の平
    板との間に空気流路を設けると共に前記平板裏面を適切
    に断熱して天井流路部を形成し、前記天井流路部の空気
    流路の入口及び出口と、ヒートポンプ等の熱源及び送風
    機とをダクトにより接続し、天井流路部の空気流路に冷
    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、矩形状の天井空間の対向する2辺
    に沿って夫々ヘッダを設け、上記夫々のヘッダに連通す
    る天井流路部をヘッダの長手方向と直交する野縁のよう
    な部材にて仕切って複数の流路を形成し、両側のヘッダ
    の上面部を空気流路よりも上方に突出して形成し、一方
    ヘッダに設けた入口と他方のヘッダに設けた出口と熱
    源及び送風機とをダクトにて接続して成ることを特徴と
    する天井輻射冷暖房システム。
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